Etalonnage du calorimètre électromagnétique d'ATLAS. Recherche du boson de Higgs dans ses désintégrations invisibles
Résumé
The most promising channels for intermediate mass Higgs boson discovery at LHC are leptonic and photonic decays. Therefore, a good uniformity of response of electromagnetic calorimeter is required to reach the 0.7% constant term needed.
This thesis deals with the absolute calibration of this detector. An electrical description of the calibration system, the detector and its read-out chain has been made for a better comprehension of the signal pulse shapes. A method, using a convolution of the calibration waveforms, has been developped to predict physics reponse, leading to absolute calibration. The level of accuracy obtained allows to reach the 0.3% contribution to the constant term required. Test beam analysis of a prototype module showed the performance of the electromagnetic calorimeter in terms of local resolution and linearity. A uniformity study has been made, leading to a 0.8% dispersion on a Delta nu * Delta phi = 1.2*0.75 area.
In a second part, the observability of an invisible Higgs boson produced via weak boson fusion at the LHC is presented. A level 1 trigger strategy for this purely jet and missing E_T final states is discussed. A method to measure the level of background using physics events is presented. This analysis shows that an invisible branching ratio of 25% could be reached at 95% CL with only 30 fb-1 for a Higgs boson mass of 120 GeV/c2.
This thesis deals with the absolute calibration of this detector. An electrical description of the calibration system, the detector and its read-out chain has been made for a better comprehension of the signal pulse shapes. A method, using a convolution of the calibration waveforms, has been developped to predict physics reponse, leading to absolute calibration. The level of accuracy obtained allows to reach the 0.3% contribution to the constant term required. Test beam analysis of a prototype module showed the performance of the electromagnetic calorimeter in terms of local resolution and linearity. A uniformity study has been made, leading to a 0.8% dispersion on a Delta nu * Delta phi = 1.2*0.75 area.
In a second part, the observability of an invisible Higgs boson produced via weak boson fusion at the LHC is presented. A level 1 trigger strategy for this purely jet and missing E_T final states is discussed. A method to measure the level of background using physics events is presented. This analysis shows that an invisible branching ratio of 25% could be reached at 95% CL with only 30 fb-1 for a Higgs boson mass of 120 GeV/c2.
Les modes de désintégrations leptoniques et photoniques représentent les canaux les plus prometteurs pour la recherche d'un boson de Hoggs de masse intermédiaire au LHC. Une bonne uniformité de la réponse du calorimètre électromagnétique d'ATLAS est nécessaire pour atteindre le terme constant sur la résolution en énergie de 0.7% requis pour une telle étude.
La première partie de cette thèse porte sur l'étalonnage électronique absolu du calorimètre électromagnétique d'ATLAS. Une étude détaillée du système d'étalonnage, du détecteur et de la chaîne de lecture a été réalisée pour améliorer la compréhension de la réponse du détecteur. Une méthode originale de pédiction de la réponse à un signal d'ionisation, basée sur une convolution du signal d'étalonnage a été développée permettant d'ateindre la précision requise sur la description du signal pour la contribution au terme constant (0.3%). L'analyse des tests en faisceau du module prototype a montré que le calorimètre atteint les performances requises en termes de résolution locale et de linéarité. Une étude sur l'uniformité de la réponses a montrée une dispersion inférieure à 0.8% sur une zone Delta nu * Delta phi = 1.2*0.75.
Dans une seconde parie, le potentiel du dértecteur ATLAS pour la découverte d'un Higgs produit par fusion de bosons vecteurs se désintégrant en modes invisibles a été évalué. Une méthode de mesure des bruits de fond à partir d'événements de physique a été développée. De plus, la possibilité de déclencher sur de tels événements est discutée, montrant la faisabilité d'une telle étude. Une limite inférieure sur le rapport de branchement du Higgs en invisible de 25% à 95% de niveau de confiance, pour 30 fb-1 de données et une masse m_H = 120 GeV/c2 pourrait être atteinte.
La première partie de cette thèse porte sur l'étalonnage électronique absolu du calorimètre électromagnétique d'ATLAS. Une étude détaillée du système d'étalonnage, du détecteur et de la chaîne de lecture a été réalisée pour améliorer la compréhension de la réponse du détecteur. Une méthode originale de pédiction de la réponse à un signal d'ionisation, basée sur une convolution du signal d'étalonnage a été développée permettant d'ateindre la précision requise sur la description du signal pour la contribution au terme constant (0.3%). L'analyse des tests en faisceau du module prototype a montré que le calorimètre atteint les performances requises en termes de résolution locale et de linéarité. Une étude sur l'uniformité de la réponses a montrée une dispersion inférieure à 0.8% sur une zone Delta nu * Delta phi = 1.2*0.75.
Dans une seconde parie, le potentiel du dértecteur ATLAS pour la découverte d'un Higgs produit par fusion de bosons vecteurs se désintégrant en modes invisibles a été évalué. Une méthode de mesure des bruits de fond à partir d'événements de physique a été développée. De plus, la possibilité de déclencher sur de tels événements est discutée, montrant la faisabilité d'une telle étude. Une limite inférieure sur le rapport de branchement du Higgs en invisible de 25% à 95% de niveau de confiance, pour 30 fb-1 de données et une masse m_H = 120 GeV/c2 pourrait être atteinte.