Le boson de Higgs est le maillon manquant du modele standard de la physique des particules, et il fait l'objet d'intenses recherches au Tevatron. Cette these presente le travail realise pour la recherche du boson de Higgs de basse masse (100-150 GeV) dans le canal ZH ->e+e-b{bar}, avec les donnees du detecteur D0 correspondant a une luminosite integree de 4.2 fb-1. D'abord le cadre theorique et le dispositif experiemental sont decrits. Ensuite mes etudes sont elaborees pour l'identification des electrons, en particulier dans la region d'intercryostat du detecteur. Enfin, l'analyse de la recherche du Higgs est decrite en detail, et les limites sur la section efficace de la production du boson de Higgs sont presentees.

Dans le cadre du développement du détecteurs ILD devant équiper l'ILC (projet d'accélérateur linéaire $e^+$$e^-$) un prototype de calorimètre électromagnétique répondant aux critères du "Particule Flow Algorithm" a été réalisé puis testé en faisceau au CERN (Suisse) et à FNAL (USA). La granularité du prototype a été utilisée afin d'identifier les particules incidentes à partir de la forme de leur gerbe. La résolution en énergie a été mesurée pour des électrons~: $\Delta E /E (\%) = (17,96\pm0,7) / \sqrt{E (GeV)} \oplus (0,8\pm0,06)$ puis comparée aux prédictions des simulations Monte-Carlo. Nous avons ensuite cherché différentes méthodes pour compenser les non-uniformités du détecteur dues aux zones non instrumentées~: anneaux de gardes protégeant les matrices de diodes de détection. Nous avons d'abord étudié des méthodes de cartographie globales ou couche par couche de l'efficacité du détecteur, puis des méthodes locales. Certaines de ces méthodes seront facilement adaptables au futur calorimètre électromagnétique de l'ILD. Nous avons aussi mesuré la résolution en position~: $\Delta X (mm)= (3,32 \pm 0,06)/\sqrt{E (GeV)} \oplus (9,0 \pm0 ,07) / E (GeV) \oplus (0,9\pm0,01)$. Enfin, à partir de simulations Monte-Carlo de l'ensemble du détecteur ILD, nous avons entrepris de mesurer la masse du boson de Higgs dans le canal $e^{+} e^{-} \to Z H \to e^{+}e^{-} + X$. Avec une luminosité intégrée de 250~fb$^{-1}$, le boson de Higgs est susceptible d'être clairement mis en évidence. L'incertitude sur la mesure de sa masse sera comprise entre 100 et 125 MeV selon l'état de polarisation du faisceau.

Ce mémoire accentue des aspects du programme de recherche pour un futur collisionneur linéaire des électrons et positrons permettant de faire de la physique de précision à l'echelle de TeV où l'apparition des phénomènes au-delà du Modèle Standard de la physique de particules est attendue. La proposition la plus mature pour une telle machine est l'International Linear Collider (ILC) conçue pour des énergies dans le centre de masse entre 90 GeV et 1 TeV. Les résultats obtenus avec des expériences de précision précédentes suggèrent l'existence du boson de Higgs ayant une masse d'environ 120 GeV. En assumant des paramètres nominaux pour les faisceaux et la luminosité, l'ILC est prometteur d'atteindre une précision de 2-3% sur la section efficace de la Higgs-strahlung et d'environ 30 MeV sur la masse du boson de Higgs. Les détecteurs qui seront opérés au sein de l'ILC comprendront des calorimètres à haute granularité. Ce nouveau type de calorimètre constitue l'outil principal pour atteindre une résolution en énergie des jets de 30%/\sqrt{E}. Le calorimètre électromagnétique sera composé par tungstène comme matériel absorbant et il est actuellement favorisé d'employer des diodes de silicium comme matériel actif. Le document décrit des détails du programme de R&D pour ce calorimètre par rapport à la mécanique et du développement de l'électronique frontale qui sera integrée dans les couches du calorimètre. En plus, l'état actuel du développement des galettes de silicium est abordé. Les résultats obtenus dans les campagnes de test en faisceau avec un premier prototype confirment les paramètres appliqués dans les études de la ''Letter of Intent'' publiée par le groupe de concept ILD en 2009.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2006. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 100-103).

La recherche du boson de Higgs ainsi que celle de nouvelle physique auprès du LHC requiert une excellente compréhension des processus du Modèle Standard du fait de leurs signatures expérimentales similaires. La capacité de mesurer le plus précisément possible l'énergie des objets reconstruits dans les détecteurs est par ailleurs primordiale à la fois pour effectuer des mesures de précision et pour accroître la sensibilité des analyses à des signaux de physique au-delà du Modèle Standard. Les travaux présentés dans cette thèse s'attachent à ces deux points par l'étude d'événements contenant un ou plusieurs jets associés à un boson Z avec le détecteur ATLAS. D'une part, ces événements sont utilisés pour améliorer la calibration en énergie des jets de faible impulsion transverse, d'une importance capitale pour les analyses utilisant le dénombrement de jets ou leur veto. D'autre part la section efficace différentielle de production de ces événements est mesurée en fonction de nombreuses observables et comparée à diverses prédictions théoriques. Ces mesures pourront être utilisées pour améliorer les prédictions qui servent de modèles de bruit de fond dans des analyses sur le boson de Higgs et de recherche de physique au-delà du Modèle Standard.

In partial fulfillment of the requirements for the "Habilitation a Diriger des Recherches" at Pierre et Marie Curie University in Paris

Cette thèse présente la mise en évidence dans l'expérience CMS d'un nouveau boson dans la voie H→ZZ et la contribution à la découverte de ce nouveau boson à une masse proche de 125 GeV dans l'expérience CMS au CERN. La mesure des propriétés est passée en revue. Les résultats sont obtenus par une analyse inclusive du canal H→ZZ→ 4l , i.e. où chacun des bosons Z se désintègre en une paire de leptons (l ), électrons ou muons. La recherche du boson de Higgs couvre toutes les hypothèses de masse dans le domaine 110 < mH < 1000 GeV. L'analyse utilise les données de collisions proton-proton enregistrées par le détecteur CMS au collisionneur LHC, correspondants à des luminosités intégrées de 5.1 fb^−1 a sqrt(s) = 7 TeV et 12.2 fb^−1 at sqrt(s) = 8 TeV. Le nouveau boson est observé avec une signifiance statistique au-desus du bruit de fond attendu de 4.5 écarts standards. L'intensité du signal μ, normalisé à l'attendu pour le boson de Higgs du modèle standard, est mesuré à une valeur de μ = 0.80+0.35-0.28 a 126 GeV. Une mesure précise de la masse du nouveau boson a été effectué et donne 126.2 ± 0.6 (stat) ±0.2 (syst) GeV. L'hypothèse d'un boson scalaire 0+ est en accord avec l'observation. Les données expérimentales défavorisent l'hypothèse pseudoscalaire 0− avec CLs de 2.4%. Aucun autre excès significatif n'est observé, et des limites supérieures d'exclusions sont obtenues à 95% de niveau de confiance pour les domaines 113-116 GeV et 129-720 GeV, alors que la domaine d'exclusion attendue en absence du boson de Higgs est de 118-670 GeV. Pour cette thèse, une emphase particulière a été mis sur l'isolation des leptons. L'isolation des leptons fait parties des observables clefs sur le chemin de la découverte. En même temps, l'isolation est très sensible aux conditions pile-up de la machine LHC. Cette thèse établit une méthode robuste qui permet de marginaliser l'effet de pile-up sur l'isolation. La méthode est maintenant utilisée à travers les différentes analyses de CMS. Une attention particulière a également été mis sur les mesures de l'efficacité de l'identification des leptons, l'isolation et le paramètre d'impact directement à partir de données à l'aide désintégrations leptoniques de boson Z . Les mesures ont été utilisées pour les corrections finales appliquées aux leptons lors du calcul de la signifiance statistique de l'excès des événements à quatre leptons.

The Higgs boson has an important role in the theoretical formulation of the standard model of fundamental interactions. Symmetry breaking of the vacuum via the Higgs field allows the gauge bosons of the weak interaction and all fermions to acquire mass in a way that preserves gauge-invariance, and thus renormalizablility. The Standard Model can accommodate an arbitrary number of Higgs fields with appropriate charge assignments. To explore the effects of multiple Higgs particles, the SU(2)-multi-Higgs model is studied using lattice simulations, a non-perturbative technique in which the fields are placed on a discrete space-time lattice. The formalism and methods of lattice field theory are discussed in detail. Standard results for the SU(2)-Higgs model are reproduced via Monte Carlo simulations, in particular the single-Higgs phase structure, which has a region of analytic connection between the symmetric and Higgs phases. The phase structure of the SU(2)-multi-Higgs model is explored for the case of N >= 2 identical Higgs fields. There is no remaining region of analytic connection between the phases, at least when interactions between different Higgs flavours are omitted. An explanation of this result in terms of enhancement from overlapping phase transitions is explored for N = 2 by introducing an asymmetry in the hopping parameters of the Higgs fields.

The Higgs boson has an important role in the theoretical formulation of the standard model of fundamental interactions. Symmetry breaking of the vacuum via the Higgs field allows the gauge bosons of the weak interaction and all fermions to acquire mass in a way that preserves gauge-invariance, and thus renormalizablility. The Standard Model can accommodate an arbitrary number of Higgs fields with appropriate charge assignments. To explore the effects of multiple Higgs particles, the SU(2)-multi-Higgs model is studied using lattice simulations, a non-perturbative technique in which the fields are placed on a discrete space-time lattice. The formalism and methods of lattice field theory are discussed in detail. Standard results for the SU(2)-Higgs model are reproduced via Monte Carlo simulations, in particular the single-Higgs phase structure, which has a region of analytic connection between the symmetric and Higgs phases. The phase structure of the SU(2)-multi-Higgs model is explored for the case of N >= 2 identical Higgs fields. There is no remaining region of analytic connection between the phases, at least when interactions between different Higgs flavours are omitted. An explanation of this result in terms of enhancement from overlapping phase transitions is explored for N = 2 by introducing an asymmetry in the hopping parameters of the Higgs fields.

In this thesis, analysis of the forward backward asymmetry of high energy electron pairs at the CMS - LHC with a centre of mass energy of 7 TeV is presented and the possibility of search for a new neutral weak boson Z&rsquo / via measuring the forward backward asymmetry AFB of high energy electron pairs is discussed. The forward backward asymmetry is a natural result of the interference between the neutral current mediators: Photon and Z boson. A new neutral gauge boson would also interfere with these mediators and this new interference would either enhance the forward backward asymmetry at high energies or suppress it. In this analysis, 4.67 fb&minus / 1 data collected at the CMS experiment in 2011 is used