Search for di-Higgs production and measurement of the Higgs boson self-coupling in the final state with a pair of b quarks and a pair of tau leptons with the ATLAS detector at the LHC : perspectives on the measurement of the Higgs boson mass and the electron-positron to ZH cross-section at the future circular collider
Recherche de la production de di-Higgs et mesure de l'auto-couplage du boson de Higgs dans l'état final d'une paire de quarks b et d'une paire de leptona tau avec le détecteur ATLAS au LHC : perspectives sur la mesure de la masse du boson de Higgs et la section efficace de production electron-positron à ZH au Futur Collisionneur Circulaire
par Ang LI sous la direction de Gregorio BERNARDI
Thèse de doctorat en Physique de l'univers
ED 560 Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers, Paris

Soutenue le lundi 27 novembre 2023 à Université Paris Cité

Sujets
  • Bosons de Higgs
  • Étalonnage
  • Masse

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Mots clés
Atlas, Boson de Higgs, Étalonnage de b-Tagging, Étalonnage pTRel, Di-Higgs, HH->bbtautau, Auto-Couplage du Higgs, Di-Higgs vers deux bosons, Fcc, Masse du Higgs, Section efficace ZH
Resumé
Suite à la découverte du boson de Higgs en 2012 par la collaborations ATLAS et CMS au Grand collisionneur de hadrons (LHC), precision measurements of the Higgs boson mass and couplings les mesures de précision de la masse et des couplages du boson de Higgs sont devenues primordiales, tant pour la validation du Modèle Standard (SM) que pour la recherche de nouvelles physiques au-delà du Modèle Standard (BSM). Après une introduction au modèle standard et à l'appareillage instrumental, nous décrivons la calibration de l'identification des jets de quark b dans les événements d'ATLAS. La méthode pTRel, qui utilisée des événements muon-in-jets, est utilisée pour la premiere fois avec l'identificateur de quarks b "DL1r". En comparant la calibration pTRel à la calibration ttbar, méthode principale dans ATLAS, un accord probant entre les deux méthodes est observé. La recherche de la production de deux bosons de Higgs dans l'état final ("di-Higgs") est un élément central de cette thèse. Ce processus permet de remonter au potentiel de Higgs et à son autocouplage. Cette thèse utilise les données d'ATLAS prises lors du Run 2 du LHC, pour étudier la production de di-Higgs à travers le canal de désintégration HH'>bbtautau. Aucun excès significatif au-dessus du bruit de fond attendu des processus du Modèle Standard n'est observé. Pour ce canal, la limite supérieure observée (attendue) pour la section efficace de production de di-Higgs obtenue dans notre étude est de 5,9 (3,1) fois la prédiction du MS à un niveau de confiance de 95%. Le paramètre d'auto-couplage du Higgs, kL, a un intervalle de confiance de 95% observé (attendu) de -3,2 < kL < 9,1 (-2,5 < kL < 9,2). De plus, l'intervalle de confiance à 95\% du paramètre de couplage de di-Higgs à deux bosons faibles (HHVV), \kvv, est observé (attendu) être contraint entre -0,4 < k2V < 2,6 (-0,2 < k2V < 2,4). Ces résultats sont en cours de publication. La dernière partie de la thèse présente le Futur Collisionneur Circulaire, successeur proposé du LHC. Elle évalue la faisabilité physique du FCC-ee, sa phase électron-positron, sur les mesures de la masse du boson de Higgs et de la section efficace ZH. En utilisant la méthode de la masse de recul avec les désintégrations du boson Z en paires de muons ou d'électrons, la masse du boson de Higgs peut être mesurée avec une précision de 4,0 MeV, et la section efficace ZH peut être déterminée avec une précision de 0,69%.