Calibration of the ATLAS Electromagnetic Calorimeter and Measurement of W Boson Properties at √s = 5 and 13 TeV with the ATLAS Detector at the LHC.

Étalonnage du calorimètre électromagnétique ATLAS et mesure des propriétés du Boson W à √s = 5 et 13 TeV avec le détecteur ATLAS au LHC.

Hicham Atmani (1)

1 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie

This thesis consists of two main parts. The first part corresponds to an in-situ calibration of the electromagnetic calorimeter using electrons and positrons from Z boson decays selected from all nominal data samples taken by ATLAS during Run 2 between 2015 and 2018, as well as special runs, characterised with low number of interactions per bunch crossing in order to improve the experimental resolution of the recoil measurement of Z and W bosons and of the reconstruction of various kinematic variables needed for the W boson mass determination. The nominal data samples were taken at a centre of mass energy of 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of about 140 fb⁻ ᴵ, whereas the special runs were taken at 5 and 13 TeV, corresponding to 258 pb⁻ ᴵ and 340 pb⁻ ᴵ, respectively. The second part is on the measurement of W boson properties using data from the special runs, including a measurement of the transverse momentum of the W boson, a measurement of fiducial, single and double differential cross sections, and a preliminary evaluation of the statistical and experimental uncertainties of the W mass determination.

Cette thèse se compose de deux parties principales. La première partie correspond à un étalonnage in situ du calorimètre électromagnétique à l'aide d'électrons et de positrons provenant de désintégrations du boson Z sélectionnés parmi tous les échantillons de données nominaux prélevés par ATLAS lors du Run 2 entre 2015 et 2018, ainsi que des runs spéciaux, caractérisés par faible nombre d'interactions par croisement afin d'améliorer la résolution expérimentale de la mesure du recul des bosons Z et W et de la reconstruction des différentes variables cinématiques nécessaires à la détermination de la masse du boson W. Les échantillons de données nominaux ont été collectés à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV correspondants à une luminosité intégrée d'environ 140 fb⁻ ᴵ, alors que les runs spéciaux ont été effectués à 5 et 13 TeV, correspondants à 258 pb⁻ ᴵ et 340 pb⁻ ᴵ, respectivement. La deuxième partie porte sur la mesure des propriétés du boson W à l'aide des données des runs spéciaux, y compris une mesure de l'impulsion transversale du boson W, des mesures des sections efficaces fiduciales, simple et double différentielles, et une évaluation préliminaire des incertitudes statistiques et systématiques expérimentales de la détermination de la masse do boson W.

Mots clés: Mass; Lhc; Precision measurement; W boson; Atlas

Mots clés: Masse; Mesure de précision; Boson W; Atlas; Lhc

Domaines: Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]; Physique des accélérateurs [physics.acc-ph]; Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]

Hicham Atmani. Étalonnage du calorimètre électromagnétique ATLAS et mesure des propriétés du Boson W à √s = 5 et 13 TeV avec le détecteur ATLAS au LHC.. Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]. Université Paris-Saclay, 2020. Français. ⟨NNT : 2020UPASP070⟩. ⟨tel-03224873⟩