Improvement of the muon spectrometer and precision W-boson physics in ATLAS - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Improvement of the muon spectrometer and precision W-boson physics in ATLAS

Amélioration du spectromètre à muons et physique de précision du boson W dans ATLAS

Résumé

This thesis presents the work on the production and the qualification of the ATLAS NSW Micromegas Large Modules 1 (LM1), as well as the measurements of the W-boson transverse momentum and the W-boson mass using low pile-up data recorded by ATLAS at center-of-mass energies of 5.02 and 13 TeV. Detailed protocols and results of the cosmic bench characterization for the LM1 Micromegas modules are documented, including the preliminary tests of the improved working gas mixture which was in the end adopted for the Run3 data taking. The physics modelling and detector calibration for the W-boson analyses using the low pile-up data are described. The data-driven estimation of the multijet background is presented, emphasizing the improvements with respect to the procedures used in the previous analyses. The measurement of the W-boson transverse momentum achieves a remarkably high precision and will become a valuable input to the W mass analysis. Based on a profile likelihood fit, the framework of statistical analysis for the low pile-up W mass measurement has been studied and optimized. Benefiting from the detector calibration derived from the measurement of the W-boson transverse momentum, the low pile-up W mass analysis is expected to become a proof-of-concept measurement for the precise determination of the W-boson mass using future low pile-up datasets in ATLAS. Also, a coherent approach of uncertainty decomposition for profile likelihood fits is developed and illustrated for the first time.
Cette thèse présente les travaux sur la production et la qualification des modules NSW Micromegas "Large Modules 1" (LM1) de l'expérience ATLAS, ainsi que les mesures de l'impulsion transverse du boson W et de la masse du boson W à l'aide de données à faible empilement enregistrées par ATLAS à des énergies dans le centre de masse de 5.02 et 13 TeV. Les protocoles et les résultats détaillés de la caractérisation du banc cosmique pour les modules Micromegas LM1 sont documentés, y compris les tests préliminaires avec un mélange gazeux qui aboutit à des performances améliorées et qui a finalement été adopté pour la prise de données du Run3. La modélisation physique et l'étalonnage du détecteur pour les analyses du boson W à l'aide des données à faible empilement sont décrits. L'estimation basée sur les données du fond multijet est présentée, en soulignant les améliorations par rapport aux procédures utilisées dans les analyses précédentes. La mesure de l'impulsion transverse du boson W atteint une précision remarquablement élevée et deviendra une donnée précieuse pour l'analyse de la masse du boson W. Sur la base de l'ajustement par maximum de vraisemblance profilé, le cadre d'analyse statistique pour la mesure de la masse du boson W à faible empilement a été étudié et optimisé. Bénéficiant de l'étalonnage du détecteur obtenu pour la mesure de l'impulsion transverse du boson W, l'analyse de masse du boson W à faible empilement devrait devenir une preuve de concept pour la détermination précise de la masse du boson W à l'aide de futures données à faible empilement dans ATLAS. En outre, une approche cohérente de la décomposition de l'incertitude pour l'ajustement par maximum de vraisemblance profilé est développée et illustrée pour la première fois.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04260354 , version 1 (26-10-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04260354 , version 1

Citer

Zhibo Wu. Improvement of the muon spectrometer and precision W-boson physics in ATLAS. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Université Paris-Saclay; University of science and technology of China, 2023. English. ⟨NNT : 2023UPASP110⟩. ⟨tel-04260354⟩
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