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Fiche détaillée pastel-00722897, version 1
ECAL calibration studies for H > gg searches and Higgs boson search in the H > WW > lvqq final state with the CMS detector at the LHC
Andrea Davide Benaglia ()1
1 :  LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
Cette thèse présente le travail de trois ans effectué dans l'expérience CMS, dans le contexte des premières collisions proton-proton du LHC. L'étude porte en particulier sur la recherche du boson de Higgs. Cette particule, dont l'existence est prévue par le Modèle Standard, n'a encore jamais été observée, mais elle est toujours activement l'objet de recherches auprès de collisionneurs à très hautes énergies. Dans le passé récent, les expériences au LEP et Tevatron ont permis d'exclure l'existence du Higgs dans les domaines de masse < 114 GeV/c2 et [147, 179] GeV/c2, avec un intervalle de confiance de 95%. Au moment où le sujet de cette thèse a été décidé, les domaines de masse très faible et très élevé étaient donc les régions les plus intéressantes. Avec les données de collisions de 2011, je me suis occupé de la question de la stabilité et uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique (ECAL). Des électrons isolés, provenant de la désintégration de boson W en en voie électron-neutrino ont été utilisé pour caractériser la réponse du ECAL (corrections locales d'uniformité, corrections de transparence des cristaux, vieillissement des cellules de lecture). Ceci sert de référence pour l'analyse du Boson du Higgs se désintégrant en deux photons, qui est le canal favori pour des hypothèses de masse faible et qui exige une une résolution en énergie optimale pour mieux profiter de la résonance trés étroite du boson du Higgs pour ces masses. L'analyse de physique effectuée dans cette thèse porte sur la recherche de bosons de Higgs dans l'autre région de masse encore permise par les contraintes expérimentales. En particulier, j'ai étudié le canal de désintégration H > WW > lνqq pour des masses du Higgs mH > 2mW. Ce canal est celui qui offre la plus grande section efficace de production (σ × B) pour le boson de Higgs, même s'il est pénalisé par des bruits de fonds de processus standards importants. Une stratégie d'analyse complète a été définie: j'ai étudié les performances pour la physique de la reconstruction et de l'identification des leptons isolés, fortement contribué à la définition et à la caractérisation du déclenchement (trigger) pour ce canal, et procédé à une analyse détaillée des sources d'incertitudes systématiques affectants l'interprétation statistique des résultats. En absence d'une déviation par rapport à l'attendue des bruits de fonds du modèle standard, des limites supérieures sur la masse du boson de Higgs ont été obtenu, entre 320 et 400 GeV/c2 environ.

11/07/2012
Physique, optique
Ecole Polytechnique
LHC – CMS – ECAL – Higgs
ECAL calibration studies for H > gg searches and Higgs boson search in the H > WW > lvqq final state with the CMS detector at the LHC
This thesis presents a three-year work in the CMS experiment, in the context of the first LHC proton-proton collisions. In particular, my studies concentrated on Higgs boson searches. This particle, whose existence is predicted by the Standard Model, has not been observed yet, and constitutes the main Physics target of many high-energy colliders. In the recent past, the LEP and Tevatron experiments allowed to exclude, at 95% confidence level, the existence of the Higgs boson for masses below 114 GeV/c2 and in the [147, 179] GeV/c2 mass range. Therefore, at the moment the subject of this thesis was being decided, the very low and very high mass ranges emerged as the most interesting and promising regions. With collision data collected in 2011 I have studied the response stability and uniformity of the electromagnetic calorimeter (ECAL). Isolated electrons from W boson decays into electron- neutrino pairs have been used to characterize the ECAL response (local uniformity corrections, crystal transparency corrections, ageing of the readout channels). These studies are of great rel- evance for Higgs boson searches in the di-photon decay channel, which is the reference analysis for low-mass Higgs hypotheses and demands a supreme energy resolution to profit from the very narrow Higgs resonance. The other experimentally-allowed Higgs mass range has been tackled with the Physics analysis channel described in this thesis. In particular, I have studied the decay channel H → WW > lνqq, for Higgs mass hypotheses well above the 2mW threshold. This channel has the largest effective cross section (σ × B) for the Higgs boson, although the final state is contaminated by large background events from Standard Model sources. A complete analysis strategy has been defined, optimizing the selections that allow to enhance the signal presence in the final set of events. I have studied the performances of lepton reconstruction and identification and contributed to the development and characterization of a trigger, specifically designed for this channel. Finally, all sources of systematic uncertainties that affect the statistical interpretation of the result have been addressed. With no significant excess observed on the expected background yield, an upper limit on the Higgs boson production cross-section has been settled, for Higgs masses between about 320 and 400 GeV/c2.
LHC – CMS – ECAL – Higgs
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