Caractérisation et implantation des photomultiplicateurs du calorimètre à tuiles scintillantes d'ATLAS. Mesure des énergies des jets dans ATLAS.
Résumé
This thesis deals with different aspects of the ATLAS hadronic calorimetry. It is first concerned with the photomultipliers of the scintillating tile calorimeter. The 1000 first of them have been characterised with a dedicated test bench. The presented results show that the quality of the measurements are very good and that the chosen photomultipliers satisfy the requirements of the collaboration. The study of their integration in the calorimeter leads to class the photomultipliers in different sets corresponding to different types of calorimeter cells in order to meet all the experimental constraints. Retained by the collaboration, the proposed classification is taken into account in the calorimeter assembly. In a second time, this thesis deals with the measurement of jet energies in ATLAS. On the basis of a complete simulation of the detector response, it first shows that the calibration methods used in test beams for pions can be adapted to jets in ATLAS. It is so possible to reproduce the energy of reference to within less than 1 % while minimising the resolution with respect to this latter. The obtained resolutions are compatible with the goals of the collaboration notably thanks to a weighting of cell energies allowing to take into account the non-compensation of the calorimeters. The in situ calibration of the detector response to jets through Z0 + jet events is then considered. According to the presented analysis, the absolute jet energy scale and the resolutions on jet transverse momentum measurements can be determined to within respectively 1 %, which is the goal fixed by the collaboration, and 1 GeV=c making use only of measurable quantities, notably to correct the effects of initial state radiations on the used transverse momentum constraint.
Ce travail de thèse porte sur différents aspects de la calorimétrie hadronique dans ATLAS. Il s'intéresse dans un premier temps aux photomultiplicateurs du calorimètre à tuiles scintillantes. Les 1000 premiers d'entre eux furent caractérisés auprès d'un banc de tests dédié. Les résultats présentés montrent que les mesures sont de très bonnes qualités et que les photomultiplicateurs choisis satisfont aux exigences de la collaboration. L'étude de leur implantation dans le calorimètre conduit alors à classer les photomultiplicateurs selon différents lots correspondants à différents types de cellules du calorimètre afin de répondre à l'ensemble des contraintes expérimentales. Retenue par la collaboration, la classification proposée est prise en compte dans l'assemblage du calorimètre. Cette thèse traite dans un second temps de la mesure des énergies des jets dans ATLAS. Sur la base d'une simulation complète de la réponse du détecteur, il montre tout d'abord que les méthodes d'étalonnage utilisées en faisceaux tests pour les pions peuvent être adaptées aux jets dans ATLAS. Il est ainsi possible de reproduire l'énergie de référence à moins de 1 % près tout en minimisant la résolution par rapport à cette dernière. Les résolutions obtenues sont compatibles avec les buts de la collaboration grâce notamment à une pondération des énergies des cellules permettant de tenir compte de la non-compensation des calorimètres. L'étalonnage in situ de la réponse du détecteur aux jets par l'intermédiaire des événements Z0+jet est alors envisagé. D'après l'analyse présentée, l'échelle absolue des énergies des jets et les résolutions sur les mesures des impulsions transverses des jets peuvent être déterminées respectivement à 1 % près, soit le but fixé par la collaboration, et à 1 GeV/c près en ne faisant appel qu'à des quantités mesurables, notamment pour corriger les effets des radiations dans l'état initial sur la contrainte en impulsion transverse utilisée.