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La physique de l’infiniment grand l’infiniment petit

Cristina Martin Perez soutient sa thèse

16 septembre 2020

le mercredi 21 octobre 2020, à 14h, amphi Faure.

"Développement de techniques de sélection des leptons tau et recherche de la production du boson de Higgs associé aux quarks top dans CMS auprès du LHC"


L’expérience CMS (Compact Muon Solenoid) vise à étudier les résultats des collisions de protons produites par le LHC (Large Hadron Collider) au CERN. La découverte du boson de Higgs est un grand bond en avant car le mécanisme correspondant indique que les masses de particules sont le résultat d’une interaction avec le champ scalaire associé. La nature de ce domaine est étudiée dans les détails et cela occupera les collaborateurs de CMS pour les prochaines années. La caractérisation du secteur de Higgs ainsi que la recherche d’une nouvelle physique exigeront toutes les capacités du LHC. Des améliorations sont également prévues dans le but d’atteindre des luminosités beaucoup plus élevées (> 5x1034cm-2s-1). L’expérience CMS déploie un détecteur de 14000 tonalités équipé d’une électronique avancée pour suivre et identifier précisément toutes les particules produites lors des collisions. Bien que CMS ait affiché d’excellentes performances, sa mise à niveau pour la Phase II inclue entre autre un nouveau système d’acquisition de données pour exploiter pleinement les conditions de luminosité élevée.


Le travail de thèse se concentre sur la prise en compte des nouvelles techniques d’analyse et de sélection pour rechercher les leptons tau provenant de la désintégration du Higgs produit en association avec deux quarks top (ttH). Le mode de production ttH est important pour caractériser les propriétés du boson de Higgs et en particulier, son couplage au quark top, auquel le processus ttH offre un accès direct. Le boson de Higgs se désintégrant en une paire de tau leptons est particulièrement intéressant puisqu’il permet de mesurer le couplage du boson de Higgs aux fermions. Compte tenu de la masse du Higgs, le mode de décomposition du tau est certainement favorisé, mais représente encore des aspects difficiles comme les techniques de sélection et de reconstruction. L’analyse ttH est particulièrement difficile du fait de la complexité des états finaux. Des techniques spécifiques comme la Matrix Element Method sont nécessaires à l’extraction du signal. Depuis son observation en 2018, cette analyse est l’une des principales priorités de l’expérience CMS et Cristina Martin Perez joue un rôle majeur dans l’analyse des données du Run 2.


En outre, la thèse se concentre sur le développement d’un algorithme de sélection lepton tau dédié, qui n’avait jamais été réalisé avec les couches électroniques du système d’acquisition de données. Le nouveau système de déclenchement a été mis en service au début du Run II du LHC et est utilisé comme système de base depuis 2016. Cristina Martin Perez joue un rôle de premier plan dans les études de performance et l’optimisation de ce déclenchement.

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