Le Modéle Standard (MS), actuelle théorie fondamentale de la physique des particules, fournit une description des particules élémentaires et de plusieurs interactions fondamentales : les forces électromagnétique, forte et faible. Au Centre Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN), des scientifiques du monde entier cherchent à com- prendre les lois fondamentales régissant l’Univers. LHC (Large Hadron Collider), pour les faire entrer en collision au centre des détecteurs et obtenir des indications quant à la manière dont les particules interagissent et ainsi appréhender les lois fondamentales de la nature. L’expérience ATLAS(roidalLhcApparatuS), couvre un large spectre de mesures physiques, incluant des mesures de précision du MS, la recherche du boson de Higgs, ou de trace de nouvelle physique. L’expérience CMS a un programme similaire. Les événements W+W−sont sélectionnés à partir de trois états finaux : ee, eµ, and µµ. Afin de réduire le bruit de fond, constitué principalement de processus Drell-Yan ou de paires t¯t, une coupure est appliquée sur l’énergie transverse manquante, et les événements contenant des jets hadroniques satisfaisant certains critères de sélection sont rejetés. Les principaux bruits de fonds résiduels, essentiellement des processus W+jets, top, Z+jets, sont estimés à l’aide de modèles établis à partir des données observées (méthodes data driven). Ces méthodes d’estimation sont validées en les comparants à d’autres méthodes indépendantes. La section efficace mesurée est 71.0+1.1−1.1(stat)+5.7−5.0(syst)+2.1−2.0(lumi) pb, en accord avec la prédiction NNLO du MS de 63.2+2.0−1.8pb. / The Standard Model (SM), actual fundamental theory for particle physics, provides a description of the elementary particles and the fundamental interactions: the electromagnetic, weak and strong forces. At the European Organization for Nuclear Research (CERN), physicists and engineers from all over the world are searching to understand the fundamental laws of the universe. It is at CERN that the world's largest and most sophisticated experimental instruments have been built, to accelerate particles at the energy of 3.5-4 TeV with the Large Hadron Collider (LHC). A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS), one of the four main detectors at LHC. In ATLAS, di-boson production is one of the most important electro-weak processes.The electro-weak sector of the SM, as well as the strong interactions, can be tested through the precision measurements of the $W^+W^-$ production cross section. A measurement of the $W+W-$ production cross section in 8 TeV center of mass proton-proton collisions is presented here from data collected with the ATLAS detector at the LHC for a total integrated luminosity of 20.3 fb^-1. The W+W- events are selected with 3 final states: ee, emu, and mumu. In order to suppress the background contamination, mainly from the Drell-Yan and ttbar processes, a cut on missing transverse energy is applied and events with hadronic jets satisfying appropriate selection criteria are rejected. The major backgrounds, mainly including W +jets, top and Z+jets, are estimated by data driven technique. The measured cross section is 71.0+1.1−1.1(stat)+5.7−5.0(syst)+2.1−2.0(lumi) pb, which is consistent with SM Next-to-Next-Leading-Order prediction of 63.2+2.0-1.8 pb.

Diese Arbeit stellt eine Messung des W+W- Produktionswirkungsquerschnitts in pp Kollisionen bei einer Schwerpunktenergie von √s = 13 TeV vor. Der verwendete Datensatz wurde mit dem ATLAS Detektor im Jahr 2015 aufgezeichnet und entspricht einer integrierten Luminosität von 3,16 fb-1. Die W+W- Ereignisse werden über leptonische Zerfälle der W-Bosonen selektiert, wobei jeweils eines der W Bosonen in ein Elektron und ein Elektronneutrino und das andere in ein Myon und ein Myonneutrino zerfällt. Der gemessene Wirkungsquerschnitt in einem Referenzphasenraum, der nahe der Detektorakzeptanz definiert ist, beträgt σ (fiducial, W+W-) = 529 ± 20 (stat.) ± 50 (syst.) ± 11 (lumi.) fb. Das Ergebnis stimmt innerhalb der Fehlergrenzen mit der besten verfügbaren Standardmodell-Vorhersage von 478 ± 17 fb überein. Die kinematischen Verteilungen der im Zerfall der beiden W Bosonen produzierten Leptonen wurden genauer untersucht, um die drei- Eichbosonenkopplung bei den WWγ und WWZ Vertizes zu messen. Abweichungen dieser Kopplungen vom Standardmodell können ein Hinweis auf neue Physik sein. Für die Größen, welche diese anomalen Kopplungen parametrisieren, wurden Konfidenzintervalle berechnet. Die beobachteten Kopplungen stimmen mit dem Standardmodell überein. / This thesis presents a measurement of W+W- production cross section with the pp collision data collected at the ATLAS detector in the year of 2015. The dataset corresponds to a centre-of-mass collision energy of √s = 13 TeV with a total integrated luminosity of 3.16 fb-1. The W+W- signal events are selected using a signature where one of the W bosons decays into an electron and an electron neutrino while the other produces a muon with an associated muon neutrino. The measured cross section in the chosen fiducial phase space close to detector acceptance is σ (fiducial, W+W-) = 529 ± 20 (stat.) ± 50 (syst.) ± 11 (lumi.) fb. The result within the assigned uncertainties is compatible with the best available Standard Model prediction of 478 ± 17 fb. The observed kinematic spectrums of the produced leptons from the decay of the two W bosons are further investigated to study the triple gauge boson couplings at the WWγ und WWZ vertices. The deviation of these couplings from the Standard Model can probe the existence of new physics. The confidence intervals have been calculated for the parameters representing these anomalous couplings. The observations are consistent with the Standard Model expectations.

Les particules élémentaires ainsi que leur interactions sont décrites par le Modèle Standard. Malgré son grand succès, il y a encore des questions à répondre. Dans cette thése, le processus du Modèle Standard ZZ, lorsque les deux bosons Z se désintègrent en paires de leptons, a été étudié. Les données utilisées ont été prises par le détecteur ATLAS durant l'année 2012, ce qui correspond à une luminosité intégrée de 20 fb-1. L'énergie dans le centre de masse était de 8 TeV. Tous les éléments de l'analyse sont présentés dans ce document: la sélection du signal et son efficacité, l'estimation du bruit de fond, les systématiques associées à la mesure, ainsi que la méthode statistique employée pour l'extraction de la section efficace. La section efficace du processus ZZ sur couche de masse a été mesurée à 6.98±0.41(stat.)±0.36(syst.)±0.20(lumi) pb. La section efficace pour chaque canal a été aussi mesurée dans une volume cinématique ``restreint'', proche du volume reconstruit. Toutes les mesures obtenues sont en accord avec les prédictions theoriques. L'auto-interaction des bosons neutres est interdite dans le Modèle Standard. Si des couplages à trois bosons sont observés, ceux-ci indiqueront donc la présence d'une nouvelle physique. Des observables sensibles à la présence des couplages anormaux ont été examinées. L'impulsion transverse du boson le plus énergétique s'est avérée une des plus sensibles, et elle a été donc utilisée pour l'extraction des limites à 95% CL sur les couplages anormaux. Toutes les limites obtenues sont compatibles avec le Modèle Standard. La connaissance du champ magnétique toroïdal dans le détecteur ATLAS est essentielle pour l'estimation précise de la masse des particules. Une étude sur les senseurs utilisés pour la construction de la carte de champ du détecteur ATLAS a montré que 97% des senseurs sont fiables. La carte de champ existante a été examinée, et malgré l'observation d'anomalies, celles-ci ne sont pas susceptibles d'affecter la détermination de l'impulsion des muons, ni donc de l'estimation de la masse du boson de Higgs. / Elementary particles and their interactions are described by the Standard Model. Even successful, there are still some unanswered questions which need to be addressed. In this work, the ZZ Standard Model process was studied in the leptonic decay channel. The data used were collected by the ATLAS detector during 2012 and correspond to an integrated luminosity of 20 fb-1. The center of mass energy was 8 TeV. All the analysis elements, such as the signal selection and efficiencies, the background estimation, the measurement uncertainties and the statistical method employed for the cross section extraction, are discussed in this document. The total ZZ on-shell cross section is measured to be 6.98±0.41(stat.)±0.36(syst.)±0.20(lumi) pb. A measurement of the on-shell ``fiducial'' cross section, defined in a volume close to the reconstructed one, was also performed for each decay channel. Both total and fiducial measurements are in agreement, within uncertainties, with the SM predictions. The neutral boson-self interactions are forbidden in the SM. Therefore, if triple gauge boson couplings are observed, they will indirectly point to the existence of new physics. Observables sensitive to the presence of anomalous triple gauge couplings, along with the optimal binning were investigated. The traverse momentum of the most energetic boson was among the most sensitive observables, and it was thus used in order to extract 95% CL limits on the anomalous coupling parameters. All observed limits are found to be compatible with the SM expectations. In the framework of this thesis a performance study was conducted. In order to increase particles mass measurement precision, the accurate knowledge of the toroidal magnetic field inside the detector is essential. The sensors used for the production of the ATLAS toroidal magnetic field map were studied, and it was found that more than 97% of these sensors are reliable. The existing magnetic field map was probed, and even though inaccuracies were observed, they are not expected to impact muon momentum estimation and thus not to bias the Higgs boson mass measurement.