Alessandro Tarabini soutient sa thèse

Alessandro Tarabini soutient sa thèse le vendredi 24 novembre 2023 à 14h00 dans l’amphithéâtre Becquerel de l’École polytechnique.

Cette thèse présente la mesure des sections efficaces du boson de Higgs dans le canal de désintégration H—>ZZ—>4l en utilisant des collisions de protons-protons à une énergie de 13 TeV dans le centre de masse et collectées avec l’expérience CMS lors du Run 2 du LHC au CERN.

Ce canal est considéré le canal optimal de la physique du Higgs en raison de son pic clairement visible au-dessus d’un bruit de fond presque plat, de l’excellent rapport signal sur bruit, et d’un état final entièrement reconstructible qui bénéficie en outre de la reconstruction très performante des leptons du détecteur CMS. Les sections efficaces sont mesurées dans des bins de 32 observables simples et doublement différentielles, fournissant des informations sur les différents aspects de la physique du Higgs. La première contrainte issue des données du fond non résonant ZZ —> 4l est également incluse. L’ensemble des résultats est complété par la contrainte de l’auto-couplage trilinéaire du boson de Higgs et des couplages aux quarks bottom et charm. Tous les résultats sont cohérents avec les prédictions théoriques du modèle standard de la physique des particules.

En regardant vers l’avenir, alors que le Run 2 est terminée et que le Run 3 est en cours, cette thèse introduit une nouvelle méthode pour estimer bruit de fond réductible du canal à quatre leptons qui sera utilisée dans les analyses avec les nouvelles données. La stratégie proposée explore la possibilité de modéliser cette source en utilisant une approche novatrice et de réduire l’incertitude systématique considérable typique des méthodes actuelles, ce qui sera également un facteur limitant lors de la prochaine phase du LHC. Le LHC à haute luminosité (HL-LHC) vise à augmenter la luminosité intégrée d’un facteur de 10 par rapport à la valeur nominale du LHC, ouvrant de nouvelles perspectives pour les découvertes et la physique de précision.

Afin de faire face à le haute niveau de pileup et de supporter une dose de radiation élevée, l’expérience CMS prévoit l’installation d’un nouveau calorimètre à haute granularité (HGCAL) dans les bouchons, qui offrira la possibilité de réaliser une calorimétrie avec une granularité similaire à celle du trajectographe. Cette thèse contribue au développement et à la réévaluation de la reconstruction hors ligne électromagnétique pour le HGCAL. La première contribution concerne le nettoyage des gerbes électromagnétiques des contaminations parasites résultant de l’environnement à grande pileup. La deuxième contribution concerne la reconstruction des électrons. Un électron peut commencer à produire une gerbe en traversant le trajectographe avant d’atteindre le calorimètre, répartissant ainsi l’énergie de l’électron en plusieurs amas. Ces contributions doivent être combinées pour reconstruire l’électron tel que produit lors de la collision dure. Actuellement, un algorithme purement géométrique effectue cette procédure, et sa performance est évaluée pour la première fois dans le HGCAL. De plus, cette thèse propose un nouvel algorithme dédié basé sur des Deep Neural Network spécialement conçus pour le nouveau calorimètre.