Sonder la production du quark top et du boson de Higgs dans les évènements multi-jet avec expérience Atlas auprès du LHC.Le détecteur Atlas est une expérience généraliste placé auprès du collisionneur proton-proton circulaire de 27 km de circonférence, LHC. Le LHC est conçu pour produire des collisions avec une énergie nominale au centre de masse de l'ordre de racine carré8 = 14 Tev et une luminosité instantané de 10-34cm-2s-1. / Probing top quark and Higgs boson production in multi-jet avents at the LHC with the Atlas detector.The Atlas detector is a general purpose detector located at the Large Hadron Collider (LHC). It aims at the discovery af new physics phenomena and improving our knowledge of the standart Model (SM).

Following the announcement of the discovery of a new particle on the 4th of July 2012 at the ATLAS and CMS experiments at the LHC, many efforts were needed for the understanding of its properties and to discern whether it is the Standard Model Higgs boson. The research presented in this thesis is based on the H → ZZ(*) → 4l decay channel. Three main contributions are discussed: the Standard Model Higgs boson mass measurement, the search for a heavy Higgs boson, and lastly, the implementation of a kinematic likelihood fitter as a new approach to improve the invariant mass resolution of the final states. The Standard Model Higgs boson mass measurement is presented. The measured mass is 124:51± 0:52(stat)± 0:06(syst) GeV for the combined data taken during 2011 and 2012 (4:6 fb-¹ at 7 TeV and 20:7 fb-¹ at 8 TeV). Contributing to the mass measurement, a tool was developed to validate the model used by generating several pseudo datasets from Monte Carlo samples and fitting them with the profile likelihood. The results show that the model is correct and only small deviations are seen in the parameters of interest, mH, and the signal strength, μ. Studies in the asymptotic limit show that these deviations are a symptom of low statistics in some of the final states. The search for a heavy Higgs boson is presented as well. No significant excess of events over the Standard Model prediction is found. A simultaneous fit to the profile likelihood gives 95% confidence level upper limits on the production cross-section of a heavy Higgs times the branching ratio to Z boson pairs in the mass range from 140 GeV to 1 TeV. Contributing to this search, a pseudo dataset, called Asimov dataset, is created from the Monte Carlo samples to test the profile likelihood fits and validate the model used. The results show that fit the model is correct. In addition, the limits are also interpreted in the context of Type I and Type II Two Higgs Doublet Models (2HDM). Finally, a Kinematic Likelihood Fitter (KLFitter) is studied and used to constrain the Z boson mass as an alternative to the standard tool used for the 2011 and 2012 measurement. This affects the distribution of the invariant mass, m4l, from which the Higgs boson mass is inferred. Small improvements are seen in the invariant mass resolution when higher hypothetical Higgs boson masses are considered.

The Higgs boson and the top quark have been a focus in modern elementary particle physics research because of their special roles in the Standard Model (SM) of particle physics. The studies of both particles are crucial for revealing the unsolved puzzles of modern particle physics. The coupling between the Higgs boson and the top quark, the top-Yukawa coupling, is one of the fundamental parameters in the SM that can potentially direct the future development of the theory of elementary particle physics. This thesis presents two analyses on the Higgs boson and the top quark, using proton-proton (pp) collision data collected by the ATLAS detector during 2012 and 2015. A search for the SM Higgs boson produced in association with a top quark pair (tt̄H) was performed using 20.3 fb⁻¹ of pp collision data at a centre-of-mass energy of √s = 8 TeV. The search is designed to be primarily sensitive to the H → bb decay mode. Events with one of two electrons or muons are used in the search. No significant excess of events is observed above the background predicted by the SM. An observed (expected) upper limit on the signal strength of 3.4 (2.2) times the SM prediction is obtained at 95% confidence level. The tt̄H signal strength, represented by the ratio of the measured tt̄H cross-section to the SM prediction, is found to be μ = 1.5 ± 1.1 for a Higgs boson mass of m_H = 125 GeV. A measurement of the top quark pair (tt̄) production cross-section was performed using 3.2 fb⁻¹ of pp collision data at √s = 13 TeV. The measurement uses events with an opposite-charge-sign electron-muon pair and exactly one and two jets originating from b quarks. The inclusive tt̄ production cross-section is measured to be σ_tt̄ = 818 ± 8(stat) ± 27(syst) ± 19(lumi) ± 12(beam) pb, where the uncertainties arise from data statistics, analysis systematic effects, the integrated luminosity and the LHC beam energy. The total relative uncertainty is 4.4%. The result is consistent with the theoretical prediction at the next-to-next-to-leading order accuracy in the strong coupling constant αs of QCD, with the resummation of next-to-next-to-leading logarithmic (NNLL) soft gluon terms. A fiducial cross-section corresponding to the experimental acceptance of leptons is also measured.

Submitted by VICTOR CESAR COSTA ALVES null (victorc@ift.unesp.br) on 2017-03-24T17:06:35Z No. of bitstreams: 1 document.pdf: 511663 bytes, checksum: 1bf722030b47e34e0031fc461efd9f67 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-03-24T20:35:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_vcc_me_ift.pdf: 511663 bytes, checksum: 1bf722030b47e34e0031fc461efd9f67 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T20:35:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_vcc_me_ift.pdf: 511663 bytes, checksum: 1bf722030b47e34e0031fc461efd9f67 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho trata de um abordagem de aplicações em física dos métodos matemáticos de integrabilidade de Painlevé, por outro lado também aborda o formalismo de hierarquias integráveis e o modelo de 2M-bosons onde são usados métodos de equações diferenciais bem como um método para soluções usando aproximantes de Padé. / The current work aims at applications of mathematical methods of Painlevé integrability in physics, on the other side it also approaches the integrable hierarchies formalism and the 2M-bose model where differential equations methods are used as well as a method for solutions using Padé approximants.

Orientador: Antonio Soares de Castro / Banca: Marcelo Batista Hott / Banca: Pedro Almeida Vieira Alberto / Banca: Luis Rafael Benito Castro / Banca: Edisom de Souza Moreira junior / Resumo: O espalhamento relativístico de bósons de spin 0 e de férmions de spin 1/2 por potenciais coulombianos esfericamente simétricos 'e analisado em detalhes com uma mistura arbitrária de acoplamentos escalar e vetorial. Mostra-se que a série de ondas parciais, seja para bósons ou férmions, se reduz à amplitude de espalhamento de Rutherford exata quando os potenciais escalar e vetorial têm a mesma magnitude. O mesmo acontece na aproximação de potenciais fracos. O comportamento da amplitude de espalhamento próximo das condições que fornecem a forma fechada é também discutido. A partir dos polos complexos da amplitude de onda parcial, soluções exatas de estados ligados para partículas e antipartículas em diferentes circunstâncias são obtidas. A quebra perturbativa da degenerescência acidental aparecendo em um par de casos especiais é relacionado com a não conservação do vetor de Runge-Lenz. No caso de férmions, as amplitudes de ondas parciais têm formas fechadas não apenas para as simetrias de spin e pseudospin mas também quando há uma ligeira quebra das mesmas. Mostra-se que no limite não relativístico, a seção de choque diferencial obtida se reduz para a seção de choque de Rutherford para simetrias de spin e pseudospin exatas e para a seção de choque de Mott quando a simetria é suavemente quebrada / Abstract: The relativistic scattering of spin-0 bosons and spin-1/2 fermions by spherically symmetric Coulomb potentials is analyzed in detail with an arbitrary mixing of vector and scalar couplings. It is shown that the partial wave series for both bosons and fermions reduces the scattering amplitude to that one resulting in the Rutherford formula exactly when the vector and scalar potentials have the same magnitude. The same happen in the approximation for weak potentials. The behavior of the scattering amplitude near the conditions that furnish its closed form is also discussed. From the complex poles of the partial scattering amplitude for bosons the exact closed form of bound-state solutions for both particles and antiparticles with different scenarios for the coupling constants are obtained. Perturbative breaking of the accidental degeneracy appearing in a pair of special cases is related to the nonconservation of the Runge-Lenz vector. In the case of fermions, the closed form for the partial wave series occurs not only for the spin and pseudospin symmetries but also when there is a slight breaking of the same. It is shown that in the non-relativistic limit, the differential cross section obtained reduces to Rutherford's cross section when there are spin and pseudospin symmetries and to Mott differential cross section when the symmetry is slightly broken / Doutor

Orientador: Abraham Hirsz Zimerman / Abstract: The current work aims at applications of mathematical methods of Painlevé integrability in physics, on the other side it also approaches the integrable hierarchies formalism and the 2M-bose model where differential equations methods are used as well as a method for solutions using Padé approximants. / Resumo: O presente trabalho trata de um abordagem de aplicações em física dos métodos matemáticos de integrabilidade de Painlevé, por outro lado também aborda o formalismo de hierarquias integráveis e o modelo de 2M-bosons onde são usados métodos de equações diferenciais bem como um método para soluções usando aproximantes de Padé. / Mestre

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L'ajustement des differentes mesures electrofaibles dans le cadre du Modele Standard privilegie un boson de Higgs de faible masse egale a mH = 90 +36 -27 GeV, proche de la limite d'exclusion obtenue au LEP. La d´ecouverte du boson de Higgs a faible masse au LHC est difficile et nécessite la combinaison de plusieurs canaux. La production associ´ee du boson de Higgs avec une paire de quarks top, le boson de Higgs se désintegrant en une paire de quarks b (dominants pour mH <135 GeV), est l'une des signatures considérées. Ce canal permet d'accéder au couplage du Yukawa du top et du quark beau. Le potentiel de découverte du boson de Higgs dans ce canal est étudié avec l'expérience ATLAS. Plusieurs ingrédients sont cruciaux pour cette analyse: la reconstruction du systeme top anti-top avec une grande pureté, un excellent étiquetage des jets b et la connaissance du bruit de fond t ¯t+jets. Le d´etecteur a pixels est le sous-détecteur le plus important d'ATLAS pour l'étiquetage des jets b. En automne 2008, le d´etecteur ATLAS a été mis en service et étudie avec des muons cosmiques. La détermination des canaux morts, des constantes de calibrations et la prise en compte des données de contrôle du d´etecteur a pixels sont d´etaillées pour cette periode. Une ´etude pour d´eterminer puis masquer les pixels bruyants est ´egalement présentée. Finalement, l'efficacité de détection des pixels a été mesurée avec les muons cosmiques.

Le boson chargé W sera abondamment produit au Large Hadron Collider (LHC) dans des collisions proton-proton à une énergie dans le centre de masse de 14 TeV: sa fréquence de production est 1 Hz à basse luminosité. Sa désintégration dans le canal électron aura une signature claire dans le détecteur ATLAS, marquée par un électron de haute impulsion transverse et une énergie transverse manquante élevée. Le détecteur ATLAS est un détecteur généraliste constitué d'un détecteur de traces, d'un calorimètre électromagnétique, d'un calorimètre hadronique et d'un spectromètre à muon. Entièrement installé dans sa caverne, il a enregistré des données avec le premier faisceau du LHC en septembre 2008.<br />Une première partie de la thèse consiste dans le développement d'une stratégie d'analyse pour la mesure de la section efficace de production inclusive du boson $W$ avec les premières données d'ATLAS, maximisant l'utilisation des données par rapport aux simulations Monte-Carlo. Les principales sources d'incertitude systématique sont mises en évidence et étudiées: une précision sur la mesure meilleure que 10% sera accessible dès la première phase de l'expérience. Une seconde partie est consacrée à l'alignement en temps des canaux de lecture des calorimètres à argon liquide, étape nécessaire pour atteindre les performances nominales. Des constantes de temps sont calculées à partir des données enregistrées en septembre 2008: elles permettront d'assurer un alignement en temps à 2-3 ns de tous les canaux pour les premières collisions

Le Modèle Standard de la physique des particules postule l'existence d'un champ doublet scalaire de Higgs, qui après brisure de symétrie électro-faible, donne lieu à la présence d'une particule scalaire neutre, le boson de Higgs. Les recherches directes par les expériences LEP imposent une masse de ce boson, s'il existe, supérieure à 114.5 GeV. Les mesures électro-faibles de précision, quant à elles, contraignent la masse du boson de Higgs, dans le Modèle Standard, à être inférieure à 144 GeV (95 % C.L.). Dans ce domaine de masse, la désintégration du boson de Higgs en deux photons est un des canaux les plus importants pour la recherche de ce boson dans le détecteur ATLAS. Ici, nous évaluons la possibilité d'étudier la production associée avec un boson Z ou W. Elle bénéficie d'un bon rapport signal sur bruit de fond et offre donc le potentiel d'être utilisé pour augmenter la signifiance statistique d'une possible découverte. Les processus de production associée permettront également la mesure des couplages du boson de Higgs aux bosons de l'interaction faible.