Measurement of the WW production cross-section in Proton-Proton Collisions at √s = 8 TeV with the ATLAS Detector

Résumé : Le Modèle Standard (MS), théorie fondamentale de la physique des particules, fournit une description de plusieurs interactions fondamentales, les forces électromagnétique, forte et faible. Cette théorie a été testée par nombre d'expériences de par le monde. Il subsiste toutefois certaines questions non résolues par le Modèle Standard, témoignant de la nécessité de disposer d'une théorie plus complète. Les expériences de physique des hautes énergies ont été conçues pour étudier les interactions entre particules à une échelle d'énergie de plus en plus élevée. Les données obtenues par ces expériences offrent la possibilité de tester plus profondément le Modèle Standard, ainsi que de chercher des signes de physique au-delà des prédictions du Modèle Standard. Au Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN), des physiciens et ingénieurs du monde entier cherchent à comprendre les lois fondamentales régissant l'Univers. C'est au CERN qu'ont été construits les instruments expérimentaux les plus imposants et les plus sophistiqués, accélérant des faisceaux de particules à une énergie de 3.5-4 TeV pour les faire entrer en collision au centre des détecteurs. De cette manière, les physiciens sont en mesure d'obtenir des indications quant à la manière dont les particules interagissent, dans l'espoir d'appréhender la fondation des lois de la nature. L'expérience ATLAS (A Toroidal Lhc ApparatuS), un des quatre principaux détecteurs installés auprès du LHC (Large Hadron Collider) au CERN, couvre un large spectre de mesures physiques, incluant des mesures de précision pour les processus prévus par le Modèle Standard, la recherche du boson de Higgs, ou encore de nouvelles dimensions, de Matière Noire\ldots L'expérience CMS joue un rôle similaire. Dans le programme d'ATLAS, la production de paires de bosons est l'un des processus électrofaibles les plus intéressants à étudier. Parmi les différents modes de production de paires de bosons vecteurs massifs, la section efficace ${pp\to W^+W^-}$ est la plus importante, comparée aux processus ${WZ}$ ou ${ZZ}$. Le secteur électrofaible du Modèle Standard, ainsi que les interaction fortes, peuvent être testés par la mesure précise de la section efficace de production de paires ${W^+W^-}$. Ce document présente une mesure de cette section efficace à partir d'un lot de collisions proton-proton, à une énergie au centre de masse de 8 TeV, et correspondant à une luminosité intégrée de 20.3 fb$^{-1}.$ Les événements $W^{+}W^{-}$ sont sélectionnés à partir de trois états finaux : $ee$, $e\mu$, and $\mu\mu$. Afin de réduire le bruit de fond, constitué principalement de processus Drell-Yan ou de paires $t\bar{t}$, une coupure est appliquée sur l'énergie transverse manquante, et les événements contenant des jets hadroniques satisfaisant certains critères de sélection sont rejetés. Les principaux bruits de fonds résiduels, essentiellement des processus $W$+jets, top, $Z$+jets, sont estimés à l'aide de modèles établis à partir des données observées (méthodes \textit{data driven}). Ces méthodes d'estimation sont validées en les comparant à d'autres méthodes indépendantes. La section efficace mesurée est \WZtotXsec$^{+\WZtotXsecStatErrUp}_{\WZtotXsecStatErrDw}$(stat) $^{+\WZtotXsecSysErrUp}_{\WZtotXsecSysErrDw}$(syst)$^{+\WZtotXsecLumiErrUp}_{\WZtotXsecLumiErrDw}$(lumi) pb, en accord avec la prédiction NLO du Modèle Standard $63.2^{+2.0}_{-1.8}$ pb. Les sections efficaces différentielles normalisées $\frac{1}{\sigma}\frac{d\sigma}{dX}$ sont obtenues pour six différentes variables cinématiques. Les distributions de ces variables, déconvoluées de l'efficacité de reconstruction du détecteur, sont présentées. Les éventuelles déviations de la section efficace mesurée par rapport à la prédiction du Modèle Standard peuvent être paramétrées par des opérateurs de dimension supérieures. Les opérateurs de dimension la plus basse induisent des couplages tri-bosons de jauge anomaux (\tetxtit{ATGC}). La distribution de l'impulsion transverse maximale parmi les deux leptons de l'événement est utilisée pour contraindre ces couplages anomaux. Ainsi, les mesures des constantes de couplage permettent une recherche indirecte de physique au-delà du Modèle Standard, à une échelle de masse non accessible par le LHC. L'étude présentée ici n'a pas mis en évidence de tels couplages anomaux $WWZ$ ou $WW\gamma$, permettant l'établissement de limites supérieures sur la magnitude de ces couplages.
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Thèse
High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Aix Marseille Université, 2015. English
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Contributeur : Danielle Cristofol <>
Soumis le : mercredi 25 novembre 2015 - 14:57:08
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J. Gao. Measurement of the WW production cross-section in Proton-Proton Collisions at √s = 8 TeV with the ATLAS Detector. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Aix Marseille Université, 2015. English. 〈tel-01233634〉

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