Hadronic showers in a highly granular silicon-tungsten calorimeter and production of bottom and top quarks at the ILC - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2017

Hadronic showers in a highly granular silicon-tungsten calorimeter and production of bottom and top quarks at the ILC

Cascades hadroniques dans un calorimètre électromagnétique silicium-tungstène hautement granulaire et production des quarks top et bottom à l’ILC

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Sviatoslav Bilokin
  • Function : Author
  • PersonId : 1033916

Abstract

This thesis presents studies for the International Linear Collider (ILC), a linear electron-positron collider with a nominal center-of- mass energy from 250 GeV to 500 GeV. Data are analysed that were recorded with the physics proto- type of the CALICE silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (Si-W ECAL) prototype at FermiLab in 2008. During this thesis, a track-finding algorithm was developed, which finds secondary tracks in hadronic events recorded by the Si-W ECAL physics prototype. This algorithm reveals details of hadronic interactions in the detec- tor volume and the results are compared with simulations based on the the geant4 toolkit. Indirect searches of New Physics require a high precision on the measurements of the Standard Model parameters. Many Be- yond Standard Model theories, like extradimentional or composite models, imply modifications of electroweak couplings of the heavy quarks, top and bottom. The second part of the thesis is a full sim- ulation study of vertexing algorithms in the ILD environment and the reconstruction of the b-quark charge. The b-quark charge recon- struction is essential for many physics channels at the ILC, particu- larly, for the e + e ! bb̄ and the e + e ! tt̄ channels. The developed algorithm improves the b-quark charge reconstruction performance. The b-quark charge reconstruction methods are applied to the analysis of the tt̄ production process. This allows to increase statis- tics for the top quark electroweak form factor estimation w.r.t an earlier study and thus to decrease corresponding statistical uncer- tainties. The results of the detector study allow for an estimation of the ILC precision on the b-quark electroweak couplings and form fac- tors. The ILC will be able to resolve the LEP anomaly in the bb̄ production process. The ILC precision on the right-handed Z 0 bb̄ coupling, a prime candidate for e↵ects of new physics, is calculated to be at least 5 times better than the LEP experiments.
Cette thèse présente études pour l’International Linear Collider (ILC), un collisionneur électron-positron linéaire avec une énergie nominale dans le centre de masse de 250 GeV à 500 GeV. Les données analysées ont été enregistrées avec le prototype physique CALICE d’un calorimétre électromagnetique silice-tungstè- ne (Si-W ECAL) à FermiLab en 2008. Au cours de cette thèse, un algorithme de recherche de traces a été développé, qui trouve des traces secondaires dans les événements hadroniques enregistrés par le prototype Si-W ECAL. Cet algorithme révèle des détails sur les interactions hadroniques dans le volume du détecteur et les résultats sont comparés avec des simulations basées sur le geant4 toolkit. Les recherches indirectes de nouvelle physique nécessitent une haute précision sur les mesures des paramètres de Modèle Stan- dard. Théories de la physique au-delà de Modèle Standard, comme theories de dimensions supplémentaires ou modeles composite, im- pliquent des modifications des couplages électrofaibles des quarks lourds, top et bottom. La deuxième partie de la thèse est une étude de simulation complète des algorithmes de vertexing dans l’environnement ILD et la reconstruction de la charge de quark b. La reconstruction de la charge du quark bottom est essentielle pour de nombreux canaux de physique à l’ILC, particulièrement, pour les reactions e + e ! bb̄ et e + e ! tt̄. L’algorithme développé améliore la performance de reconstruction de la charge du quark bottom. Les méthodes de reconstruction de la charge du quark bottom sont appliquées à l’analyse du mechanisme de production tt̄. Cela permet d’augmenter la statistique pour l’estimation du facteur de forme électrofaible du quark top par rapport à une étude antérieure et donc de diminuer les incertitudes statistiques correspondantes. Les résultats de l’étude du détecteur permettent d’estimer la précision de l’ILC sur les couplages et les facteurs de forme électro- faibles du quark bottom. L’ILC sera capable de résoudre l’anomalie du LEP dans le processus de production bb̄. La précision de l’ILC sur le couplage droite Z 0 bb̄, un candidat majeur pour les e↵ets de la nouvelle physique, est calculée et est au moins 5 fois mieux que celle des expériences de LEP.
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Dates and versions

tel-01826535 , version 1 (29-06-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01826535 , version 1

Cite

Sviatoslav Bilokin. Hadronic showers in a highly granular silicon-tungsten calorimeter and production of bottom and top quarks at the ILC. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Paris Saclay, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01826535⟩

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