Soutenance de thèse de Asma HADEF

Ecole Doctorale
Physique et Sciences de la Matière
Spécialité
PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
tth,Higgs,ATLAS,LHC,quark top,couplage
Keywords
tth,Higgs coupling,ATLAS,LHC,top quark,same-sign lepton
Titre de thèse
Recherche de la production du boson de Higgs en association avec une paire de quarks top dans les canaux avec deux leptons de même charge à partir du détecteur ATLAS au LHC.
Search for Higgs boson production in association with a top quark pair in two same-sign lepton final states with the ATLAS detector at LHC.
Date
Vendredi 20 Octobre 2017 à 14:00
Adresse
Centre de Physique des Particules de Marseille 163, avenue de Luminy Case 902 13288 Marseille cedex 09
Amphithéâtre du CPPM
Jury
Directeur de these Pascal PRALAVORIO Centre de Physique des Particules de Marseille
CoDirecteur de these Fabrice HUBAUT Centre de Physique des Particules de Marseille
Examinateur Cristinel DIACONU Centre de Physique des Particules de Marseille
Examinateur Daniel BLOCH Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) Strasbourg
Rapporteur Djamel BOUMEDIENE Laboratoire de Physique de Clermont (LPC)
Rapporteur Lydia FAYARD Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire Orsay

Résumé de la thèse

Le Grand Collisionneur de Hadrons (Large Hadron Collider, LHC ) du CERN a redémarré au printemps 2015 pour trois ans (Run 2) avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV, idéale pour la recherche de physique au delà du Modèle Standard, comme la Supersymétrie ou des dimensions supplémentaires. Une mesure précise de l’efficacité de reconstruction des électrons avec le détecteur ATLAS, une des deux expériences généralistes présentes au LHC, est présentée dans la première partie de cette thèse en utilisant les 3.2 f b −1 de données récoltées au cours de l’année 2015 en étudiant le canal de désintégration Z → ee. Cela a permis d’extraire les rapports d’efficacité de reconstruction des électrons obtenus avec les données et la simulation, lesquels sont utilisés par toutes les analyses d’ATLAS impliquant des électrons. Les résultats montrent d’une part une grande efficacité de reconstruction des électrons avec le détecteur ATLAS, et une bonne compréhension de ses performances d’autre part. La seconde partie de ce manuscrit est dédiée à la recherche de la production associée du boson de Higgs avec une paire de quarks top (t t ̄ H), qui pourrait permettre une première mesure directe du couplage de Yukawa entre le boson de Higgs et le quark top. Une déviation dans la mesure par rapport aux prédictions du Modèle Standard serait une preuve manifeste de Nouvelle Physique. La signature de l’état final avec deux leptons de même charge électrique (électrons ou muons) est examinée en utilisant les premiers 10% du total de données attendues pour le Run 2, portant l’attention sur la désintégration H −→ W W ∗ . Les événements avec de faux (non-prompt) leptons représentent le bruit de fond dominant, mais réductible, de l’état final considéré. L’estimation de ce bruit de fond conditionne largement la sensibilité de l’analyse. Une méthode améliorant cette estimation a été développée et est discutée en détails dans ce rapport. Dominant l’erreur totale de la mesure, ce bruit de fond instrumental est mesuré de 1.5 à 3.6 fois supérieur à la prédiction des simulations et représente entre 32 et 48% du bruit de fond total. Le meilleur ajustement du rapport entre nombre d’événements observés et prédits par les valeurs de section efficace du Modèle Standard pour la production t t ̄ H, mesuré conjointement avec les autres canaux multi-leptoniques, est de 2.5 ± 0.7 (stat) +1.1 −0.9 (syst), avec une limite supérieure observée de 4.9 (2.3 attendue) à 95% de niveau de confiance.

Thesis resume

The Large Hadron Collider (LHC) at CERN restarted in spring 2015 for three years (Run2) at an unexplored center-of-mass energy of 13 TeV; An ideal place to search for physics beyond the Standard Model such as supersymmetry (SUSY) and extra dimensions. A precise measurement of electron reconstruction efficiency in ATLAS, one of the two general purpose experiments of the LHC, is presented in the first part of this thesis with Z → ee data sample using 3.2 fb −1 of data recorded in 2015. This allows to extract scale factors between data and simulation that are used by all ATLAS physics analyses involving electrons. The results show the high ability of the ATLAS detector to reconstruct electrons from one hand and the good understanding of its performance on the other hand. The second part of the thesis is dedicated to a search for the Higgs boson production in association with a top quark pair (t t ̄ H), which could allow a first direct measurement of the top quark Yukawa coupling and could reveal new physics. The signature with two same-charge light leptons (electron or muon) without a hadronically decaying tau lepton final state, targeting the decays H→W W , is examined using the first 10% of the total expected Run2 dataset. Events with fake (non-prompt) leptons represent the main reducible background of this signature. The estimation of this background largely drives the signal sensitivity. An improved method to estimate it has been developped and is discussed in details in this thesis. Driving the total error, fake leptons background is found to be 1.5 to 3.6 times higher than in simulation and represent between 32 and 48% of the total background. The best-fit value of the ratio of observed and Standard Model cross sections of t t ̄ H production process, combining with other multilepton channels, is 2.5 ± 0.7 (stat) +1.1−0.9 (syst), and an upper limit on this ratio of 4.9 (2.3 expected) is found at 95% confidence level.