Laboratoire Leprince-Ringuet
l’infiniment petit Mesure de la production de Wγ et contraintes dans le cadre de la théorie effective des champs avec l’expérience CMS à √s = 13,6 TeV, et études d’optimisation des primitives de déclenchement du calorimètre à haute granularité.
La recherche de nouvelle physique au Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN repose à la fois sur des mesures de précision des processus du modèle standard et sur le développement continu des systèmes de détection et de déclenchement nécessaires à leur réalisation. La théorie effective des champs (EFT) fournit un cadre indépendant du modèle permettant de paramétrer les effets de nouvelles particules lourdes à l’aide d’opérateurs de dimension supérieure. Cette thèse présente des travaux réalisés au sein de l’expérience CMS, associant une étude de la production de Wγ à des développements pour les primitives de déclenchement du calorimètre à haute granularité (HGCAL) du LHC à haute luminosité (HL-LHC).
La première partie étudie la production de Wγ dans les collisions proton–proton à l’aide de 171 fb⁻¹ de données enregistrées par CMS à √s = 13,6 TeV. Des sections efficaces inclusives et différentielles sont mesurées et comparées à des prédictions théoriques de pointe. Cette analyse met également en œuvre des méthodes innovantes d’estimation des bruits de fond à partir des données, notamment une méthode ABCD étendue, afin de mieux maîtriser les contributions dues aux objets mal identifiés.
Le processus Wγ constitue une sonde sensible de l’interaction électrofaible et, en particulier, du couplage de jauge triple WWγ. Les effets possibles d’une nouvelle physique à haute échelle sont étudiés dans le cadre de la théorie effective des champs (EFT), au moyen d’une analyse à quatre dimensions fondée sur l’impulsion transverse du photon, les angles de désintégration du lepton chargé définis dans un repère de référence dédié et la multiplicité des jets. Des contraintes sont obtenues sur le coefficient d’un opérateur de dimension six, l’information angulaire renforçant la sensibilité à l’interférence entre les amplitudes du modèle standard et celles issues de l’EFT.
La seconde partie traite des défis de déclenchement associés à la mise à niveau de Phase II de CMS. Les performances de l’algorithme de clustering du backend Stage 2 du système de génération des primitives de déclenchement de l’HGCAL sont étudiées pour différentes tailles de clusters tridimensionnels dans l’environnement à fort empilement du HL-LHC. Des arbres de décision boostés sont utilisés pour évaluer la discrimination des gerbes de photons prompts vis-à-vis de l’activité hadronique et induite par l’empilement. Les propriétés de clusters les plus informatives sont identifiées sous les contraintes de bande passante du déclencheur matériel, et l’utilisation des ressources ainsi que la latence de traitement des classifieurs sont estimées.
Ces études contribuent au programme de physique de CMS en améliorant la sensibilité à la nouvelle physique lourde dans les mesures électrofaibles de précision et en développant des algorithmes efficaces d’identification des particules pour le déclencheur matériel de l’HGCAL au HL-LHC.