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Theses Year : 2017

Search for the production of a Higgs boson in association with top quarks and decaying into a b-quark pair, and b-jet identification with the ATLAS experiment at LHC

Recherche d'événements de production d'un boson de Higgs en association avec des quarks top et se désintégrant en une paire de quarks b, et étiquetage des b-jets avec l'expérience ATLAS au LHC

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Abstract

In July 2012, the ATLAS and CMS experiments announced the discovery of a new particle, with a mass about 125 GeV, compatible with the Standard Model Higgs boson. In order to assess if the observed particle is the one predicted by the Standard Model, the couplings if this Higgs boson to fermions have to be measured. In particular, the top quark has the strongest Yukawa coupling to the Higgs boson. The associated production of a Higgs boson with a pair of top quarks (ttH) gives a direct access to this coupling. The ttH process is accessible for the first time in the Run 2 of the LHC thanks to an upgrade of the detector, especially the IBL which improves b-tagging, and the increase of the center of mass energy to 13 TeV and of the integrated luminosity to 36.1 ifb in 2016. This thesis presents the search for ttH events with the Higgs boson decaying to a pair of b-quarks using data collected by the ATLAS detector in 2015 and 2016. The description of the background and the extraction of the ttH(H→bb) signal in data are obtained by a statistical matching on predictions to data. In particular the tt+jets background is the main limitation to signal sensitivity and is scrutinized. The identification of jets originating from b-quarks, called b-tagging, is a vital input to the search of ttH(H→bb) events because of the four b-quarks in the final state. For Run 2 the definition of b-flavored-jets in Monte Carlo simulations is revisited to improve the understanding of b-tagging algorithms and their performance. Standard b-tagging algorithms do not separate jets originating from a single b-quark from those originating from two b-quarks. Thus a specific method has been developed and is reviewed in this thesis.
En Juillet 2012, les expériences ATLAS et CMS ont anoncé la découverte d'une nouvelle particule de masse 125 GeV, compatible avec le boson de Higgs prédit par le Modèle Standard. Cependant, pour établir la nature de ce boson de Higgs et la comparer aux prédictions du Modèle Standard de la physique des particules, il est nécessaire de mesure le couplage du boson de Higgs aux fermions. En particulier, le quark top possède le plus fort couplage de Yukawa au boson de Higgs. Ce couplage est accessible par le processus de production d’un boson de Higgs en association avec une paire de quarks top (ttH). Pour le Run 2 du LHC, de nombreuses améliorations sont réalisées et ouvrent l'accès au canal tt: augmentation de l'énergie au centre de masse à 13 TeV, augmentation de la luminosité intégrée à 36.1 ifb en 2016, améliorations du détecteur avec en particulier l'IBL dont l'impact sur le b-tagging est important. Cette thèse présente la recherche d'événements ttH, où le boson de Higgs se désintègre en deux quarks b, dans les données du Run 2 recueillies en 2015 et 2016 par le détecteur ATLAS. La composition du bruit de fond ainsi que la mesure du signal ttH dans les données sont obtenues à partir d'un ajustement statistique des prédictions aux données. Une attention particulière est portée au bruit de fond tt+jets dont originent les plus grandes sources d'incertitudes sur le signal. L'étiquetage des jets issus de quarks b, appelé b-tagging, est primordial pour l'analyse ttH(H->bb) dont l'état final contient quatre quarks b. Afin d'améliorer la compréhension des algorithmes de b-tagging pour le Run 2, la définition des jets de saveurs b dans les simulations Monte Carlo est revisitée. Les algorithmes standards du b-tagging ne permettant pas la différenciation des jets contenant un ou deux quarks b, une méthode spécifique a été développée et est présentée dans cette thèse.
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tel-01681700 , version 1 (11-01-2018)

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  • HAL Id : tel-01681700 , version 1

Cite

Thomas Calvet. Search for the production of a Higgs boson in association with top quarks and decaying into a b-quark pair, and b-jet identification with the ATLAS experiment at LHC. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Aix Marseille Université, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01681700⟩
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