ATLAS, HL-LHC, Détecteur ITk, Dommages de rayonnements, Puce de lecture ITkPix, Boson de Higgs, Section efficace fiduciale de H ¿ γγ, Données du Run 3

La physique des hautes énergies explore les particules fondamentales de l'Univers et leurs interactions en utilisant des collisions produites dans des accélérateurs de particules. Le Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) au CERN est l'accélérateur de particules le plus puissant au monde. Depuis son lancement, le LHC a accompli des avancées majeures. Pendant la Run 1 (2010-2012) à des énergies de centre de masse de 7-8 TeV, les collaborations ATLAS et CMS ont découvert le boson de Higgs en 2012, complétant ainsi le Modèle Standard de la physique des particules. Durant la Run 2 (2015-2018) à 13 TeV, le LHC a permis des mesures précises des propriétés du boson de Higgs, comme sa masse et sa désintégration en fermions. Cette phase a également fourni des données sur des processus rares et des mesures précises de la masse du quark top et du boson W. Actuellement, le Run 3 (2022-présent) fonctionne à une énergie de 13.6 TeV, visant à explorer des processus rares, à améliorer les mesures de précision et à chercher des phénomènes au-delà du Modèle Standard. Cette phase vise à explorer des processus rares, à améliorer les mesures de précision et à rechercher des phénomènes au-delà du Modèle Standard de la physique des particules. Cette thèse présente la première mesure de la section efficace de production du boson de Higgs à 13.6 TeV en utilisant environ 30 fb-1 de données de collision pp collectées en 2022 avec le détecteur ATLAS. Les 16 dernières années ont été marquées par les succès des expériences du LHC, motivant des mises à niveau significatives pour améliorer son potentiel de découverte. L'une des avancées majeures est la mise à niveau vers le LHC à Haute Luminosité (HL-LHC), visant des luminosités instantanées cinq fois supérieures à celles actuelles. Cela permettra aux expériences ATLAS et CMS de collecter dix fois plus de données, cruciales pour des tests de précision poussés du boson de Higgs et pour accroître la sensibilité à la nouvelle physique au-delà du Modèle Standard, garantissant ainsi le fonctionnement du LHC jusqu'aux années 2040. Dans ce cadre, les détecteurs de traces d'ATLAS et de CMS seront remplacés par des technologies avancées capables de résister à des environnements irradiés et d'offrir une meilleure résolution spatiale. Par exemple, le trajectographe d'ATLAS sera remplacé par un nouveau détecteur en silicium, le Inner Tracker (ITk), comprenant un détecteur à bandes et un détecteur pixel. L'objectif principal de cette thèse est de contribuer aux activités de mise à niveau du trajectographe d'ATLAS, en se concentrant sur les défis posés par les dommages de rayonnements. Les détecteurs en silicium utilisés dans les trajectoires sont sensibles aux dommages causés par les hadrons énergétiques, réduisant le signal détecté et dégradant les performances. La génération de données simulées est cruciale pour comprendre et corriger ces effets. La collaboration ATLAS a développé des algorithmes pour ajuster les événements Monte-Carlo (MC) afin de reproduire fidèlement les conditions expérimentales. En prévision du HL-LHC, il est impératif de développer des algorithmes MC plus rapides pour simuler et analyser un volume accru d'événements de collision. Cette thèse présente un nouvel algorithme rapide basé sur des tables de consultation pour modéliser les effets des dommages de rayonnements dans les détecteurs pixel planaires ITk. Cet algorithme offre des gains significatifs en temps de calcul et peut être étendu à d'autres types de détecteurs, tels que les capteurs à bandes et les pixels 3D. De plus, cette thèse inclut des études sur la modélisation du comportement des puces de lecture ITkPix et le développement de modules pixel quad au Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies.