Charge asymmetry and W boson angular measurement in the ATLAS experiment at the LHC

Asymétrie de charge et mesures angulaires des bosons W dans l'expérience ATLAS auprès du LHC

Jean-Baptiste Blanchard (1)

1 LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire

The LHC is a proton collider, buried 100 meters below the franco-swiss border, built to work at sqrt(s) = 14 TeV. First collisions at sqrt(s) = 7 TeV occurred in the beginning of 2010, starting officially new particles hunting, like Higgs boson, supersymmetric partner... First data have also been used to do precision measurements in order to check detector performances and constrain many Standard Model parameters. The latter will be the main topic of this thesis.The work presented within this manuscript can be split in two different parts aiming to a common goal: reduce possible bias and systematic errors to provide a first precise W boson mass measurement at the LHC. On a technical aspect, an analysis has been done on the liquid argon that lies within calorimeter's cryostat, in order to understand temperature fluctuation and quantify its effect on the electron energy scale. On the other hand, attention has been focused on polarization effects, by developping and proposing three new measurements: quantification of their influence on MW measurement at the LHC, helicity fractions measurement in 2010 data and a charge asymmetry measurement that decouples PDF and polarization effects, on 2010 data.

Le LHC est un collisionneur de protons, situé 100 mètres sous la frontière franco-suisse, conçu pour fonctionner à sqrt(s) = 14 TeV. Les premières collisions à sqrt(s) = 7 TeV ont eu lieu au début de l'année 2010, ouvrant la chasse aux nouvelles particules telles le boson de Higgs, les partenaires supersymétriques... Ces premières données ont permis aussi de faire des mesures de précisions afin de vérifier le fonctionnement du détecteur et de contraindre certains paramètre du Modèle Standard. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse. Le travail présenté dans ce manuscrit s'articule en deux parties distinctes dont le but est de contraindre d'éventuels biais et sources d'erreurs systématiques pour permettre une première mesure précise de la masse du boson W au LHC. D'un point de vue technique, une analyse consistant à étudier les variations de température de l'argon liquide, dans lequel sont immergés les calorimètres a été menée afin de comprendre leur origine et de limiter leur contribution à l'incertitude sur l'échelle d'énergie des électrons. D'autre part, le travail a été focalisé sur les effets de polarisation, en développant et proposant trois mesures originales : la quantification de leur influence sur la détermination directe de MW au LHC, les mesures de fractions d'hélicité dans les données 2010 et une mesure de l'asymétrie de charge permettant de découpler les effets de PDFs des effets de polarisation, appliquée aux données 2010.

Mots clés: Asymmetry; Polarization; ATLAS; W boson; LHC

Mots clés: Asymétrie; ATLAS; LHC; Boson W; Polarisation

Domaines: Autre [cond-mat.other]

Jean-Baptiste Blanchard. Asymétrie de charge et mesures angulaires des bosons W dans l'expérience ATLAS auprès du LHC. Autre [cond-mat.other]. Université Paris Sud - Paris XI, 2011. Français. ⟨NNT : 2011PA112135⟩. ⟨tel-00635049⟩