L'introduction du boson de Higgs permet de résoudre le problème de l'origine de la masse des particules dans le modèle standard. A ce jour, il n'a pas encore été déecouvert et les expériences du LEP on établit à 95% de niveau de confiance une limite inférieure sur sa masse à 114.4 GeV. Au Tevatron qui est un collisionneur proton­antiproton, on le recherche produit en association avec un boson $W$, pour une masse inférieure à 135 GeV où la désintégration du boson de Higgs se fait en paire de quark $b\bar{b}$. Notre étude s'est faite dans la cadre de l'expérience $D0$. L'état final de tels événements s'appuie essentiellement sur les signaux du calorimètre et sur l'étiquetage des jets comme provenant de quark $b$ utilisant le détecteur de vertex, le déctecteur de trace à fibre scintillante et le solénoïde qui sont nouveaux pour $D0$ au le Run II. Nous avons étudié la calibration de la chaîne électronique de lecture et l'influence du bruit dans le calorimètre avant d'aborder l'analyse en utilisant une reconstruction calorimétrique optimisée : les électrons, l'énergie transverse manquante ainsi que les jets y sont correctement identifiés et peuvent être utilisés dans une analyse $W (\to e\nu)+$ jets. <br />L'étude du processus $W (\to e\nu)b\bar{b}$ qui est un bruit de fond irréductible du signal de boson de Higgs a été réalisée avec 174 pb$^{-1}$ de données. Elle a permis d'établir une limite supérieure sur sa section efficace de production de 20.3 pb. Cette étude a été suivie par une recherche d'un signal de boson de Higgs pour des masses comprises entre 105 GeV et 135 GeV. Des limites sur les sections efficaces de production multipliées par les rapports d'embranchement de désintégrations ont été obtenues. Pour une masse de boson de Higgs de 115 GeV, nous obtenons une limite supérieure de 12.4 pb.

L'experience ATLAS, installee au CERN, exploitera les collisions de protons du LHC pour approfondir le Modele Standard, et chercher d'éventuelles traces de nouvelle physique. L'une de ses tâches principales sera la recherche du boson de Higgs. Cette these décrit d'abord les derniers algorithmes d'etiquetage des jets b en date, et propose une methode de calibration basee sur les premieres donnees que le d´etecteur recueillera à partir de 2007. Puis l'hypothese d'un boson de Higgs de faible masse (mH < 135 GeV/c2) est consideree. Dans cette plage de masse, il devrait se désintegrer preferentiellement en une paire de quarks b. Le canal ttH a ete etudie pour la premiere fois en simulation détaillée, et avec les methodes d'etiquetage des jets b les plus récentes. Pour une luminosité integree de 30 fb−1 (trois ans de prise de données), le rapport S/pB caractérisant la sensibilité de cette analyse est 4,9, permettant une observation non ambigüe du boson de Higgs dans ce canal.

Dans ce travail, les potentialités du détecteur ATLAS pour l'identification des jets issus de quark beau sont étudiées. L'étiquetage topologique, basé sur le paramètre d'impact des traces chargées, est utilisé. Une bonne identification de ces jets sera très précieuse au LHC, en particulier durant les premières années de fonctionnement pour mettre en évidence le cas échéant un boson de Higgs d'une masse comprise entre 80 GeV/c2 et 120 GeV/c2. Pour évaluer les performances dans ce domaine, un algorithme de recherche et reconstruction des traces chargées exploitant la simulation détaillée du détecteur interne d'ATLAS a été réalisé. La recherche est initiée dans les détecteurs à pixels. L'efficacité et la qualité de reconstruction assurent une bonne discrimination entre les jets b et les autres jets. Après simulation complète et reconstruction d'événements H->bbbar, H->gg, H->uubar, H->ssbar et H->ccbar (mH = 100 GeV/c2), les réjections moyennes des jets non-b pour une efficacité d'étiqueter les jets b de 50% sont: Rg = 39+-5 Ru = 60+-9 Rs = 38+-5 Rc = 9+-1 Les résultats de l'analyse des données prises lors de tests en faisceau des premiers prototypes de matrices de détecteurs à pixels en technologie résistante aux radiations justifient les potentialités de ce type de détecteur pour la recherche de traces et la mesure précise de leur paramètre d'impact.

L'un des principaux objectifs de l'experience ATLAS est la recherche de la derniere particule manquante du modele standard, le boson de Higgs, et l'etude de ses proprietes. Cette experience sera placee aupres du futur collisionneur de protons LHC, dont le demarrage est prevu pour l'annee 2007 au CERN. Les travaux presentes dans cette these sont dedies a la recherche d'un boson de Higgs de masse inferieure a 200 GeV/c2, dans le canal de production associee pp->ttH. L'identification des jets contenant des hadrons beaux est fondamentale pour l'etude du boson de Higgs et du quark top. Les performances d'etiquetage des jets b sont etudiees en details dans le canal ttH, H->bb, et pour des conditions de fonctionnement tres proches de celles attendues au demarrage des prises de donnees, (detecteur a pixels incomplet, bruit d'empilement et inefficacites de detection). Pour une efficacite d'identifcation de jets b de 60%, les taux de rejet attendus sont de 80% pour les jets legers et 7% pour les jets c. Si la decouverte du boson de Higgs dans ATLAS semble relativement aisee, la mesure de ses parametres, et en particulier la determination des couplages aux differents fermions, est beaucoup plus delicate. Une etude de faisabilite est proposee pour un nouveau canal, ttH, H->WW(*). Ce canal est le seul qui permet une determination directe du couplage de Yukawa du quark top dans l'intervalle de masse 130-200 GeV/c2. Pour un boson de Higgs de 160 GeV/c2, la precision statistique attendue apres trois annees de prise de donnees a haute luminosite est de 7 %.

Des événements contenant un lepton isolé et de l'impulsion transverse manquante ont été observés dans les données accumulées de 1994 à 1997 par le détecteur Hl (37 pb-1), installé sur le collisonneur électron-proton HERA. Cette topologie correspondrait dans le Modèle Standard à la production des bosons W et Z mais les événements observés ont une grande impulsion transverse hadronique, ce qui est peu probable dans cette interprétation. <br> Cette thèse est consacrée à la recherche d'événements présentant cette topologie en étendant l'espace de phase aux événements de basse impulsion transverse manquante et à l'ensemble des données H1 de HERA-1 (118.3 pb-1) afin d'améliorer la sensibilité au signal et la précision statistique. Les résultats de cette analyse ont montré la persistance d'un excès d'événements à grande impulsion transverse manquante du système hadronique. L'étude du canal hadronique de désintégration du W ne montre aucun excès de données mais sa sensibilité au signal est insuffisante pour contredire l'excès observé dans le canal leptonique. <br> Une interprétation possible de cet excès dans un contexte au-delà du Modèle Standard est la production anormale de quark top. La recherche de ce processus a été effectuée dans le cadre de cette thèse à partir d'une analyse classique en coupures et d'une méthode multivariable de maximum de vraisemblance. Les résultats, semblables pour les deux méthodes, montrent que certains des candidats observés sont compatibles avec la production anormale de quark top. Le canal hadronique de recherche du top ne présente pas d'excès de données mais sa sensibilité au signal ne permet toujours pas de contredire l'excès du canal leptonique. <br> La précision statistique de l'excès observé n'est pas suffisante pour conclure sur la présence de nouvelle physique et des limites sur le couplage anormal au vertex t u gamma ont pu être déduites.

Mon travail concerne le test du modele standard par la determination précise des paramètres décrivant la resonance du Z: $M_Z$, $\Gamma_Z$, $\sigma_{had}^0$ et $R_{had}$, à partir des sections efficaces fermioniques mesurées par l'expérience Aleph sur les données accumulées de 1989 à 1994. La premiere partie rappelle la définition des observables utilisees dans la description des désintégrations $e^+e^-$. La deuxieme presente le collisionneur LEP et les méthodes employees pour la determination de l'energie des faisceaux, parametre constituant la source principale d'incertitude dans la connaissance de $M_Z$ et $\Gamma_Z$. La troisieme partie presente le cadre de l'experience Aleph et la mesure de luminosité qui y est effectuee. Puis sont décrits la sélection des désintégrations hadroniques du $Z$ et le travail effectue sur l'amélioration des incertitudes systématiques. Ce dernier conduit à une mesure de la section efficace au niveau de 1 pour mille. Les sections efficaces leptoniques mesurées à Aleph y sont également reportées. Les paramètres de la résonance du $Z$ sont alors dérivés. Un accord remarquable de ces résultats avec les valeurs prédites par le modèle standard des interactions électrofaibles est obtenu. L'interprétation de ces mesures dans le cadre de ce modèle permet alors la détermination du nombre de familles de neutrinos légers et l'établissement de contraintes sur la masse du quark top manquant, en bon accord avec les mesures directes de Fermilab.

La seule particule du Modèle Standard qui n'a toujours pas été découverte est le boson de Higgs, qui serait à l'origine de la masse des particules élémentaires. Dans le Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM), le secteur de Higgs consiste en cinq bosons dont deux sont chargés. La recherche du boson de Higgs chargé dans le canal gg ! ¯tbH+(H+ ! t¯b), constitue l'objet principal de cette analyse. Nous présentons une analyse qui fait usage d'une fonction de vraisemblance pour résoudre les combinatoires et reconstruire la masse du boson de Higgs chargé, et de l'étiquetage des jets b pour la supression du bruit de fond t¯t+jets. Nous montrons aussi les difficultés apportées par le bruit de fond combinatoire et affectant le pouvoir de découverte de ce canal. La présence de 4 quarks b dans l'état final que nous recherchons rend l'étiquetage des jets b très important pour l'analyse. Une partie de ce travail y a été consacrée. Nous présentons dans le cadre de la préparation aux premiéres données, plusieurs études d´dédiées à l'optimisation et la compréhension des performances. Nous présentons aussi la mise en œuvre d'un algorithme d'étiquetage simple (JetProb) qui sera utilisé pour les analyses qui seront faites avec les premiéres données.

Les collisions proton-proton à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV au LHC produiront des bosons Z en grande quantité dont la mesure de la section efficace de production constitue un test du Modèle Standard. Après avoir décrit le contexte théorique et procédé à une description du détecteur ATLAS et des outils de simulation et d'analyse, une partie de cette thèse est consacrée à l'exploitation des événements cosmiques enregistrés dans la phase de préparation aux collisions afin de valider la simulation des formes de gerbes électromagnétiques dans un contexte proche de celui des collisions. Une deuxième partie de la thèse s'attache à la description des éléments clefs intervenant dans la mesure de la section efficace. Des critères de sélection utilisant des variables d'isolation, alternatifs à la sélection standard, ont été étudiés et ont mené à l'observation des premiers candidats Z->e+e- dans ATLAS. Enfin, les principales sources d'erreurs systématiques intervenant dans la mesure de section efficace ont été étudiées. Il s'agit des incertitudes liées d'une part à l'efficacité de sélection des électrons et d'autre part à l'efficacité géométrique du détecteur.

En ce début d'année 2010, le collisionneur de protons LHC a commencé son fonctionnement avec une énergie dans le centre de masse de s = 7 TeV, faisant du CERN le laboratoire abritant le plus puissant accélérateur de particules au monde. La nouvelle fenêtre d'observation offerte par cette machine offre aux physiciens la possibilité d'observer des phénomènes physiques encore inconnus et détendre nos connaissances sur le fonctionnement de l'univers. Parmi les expériences placées sur l'anneau du LHC se trouve l'expérience généraliste ATLAS, dont les objectifs de physique comprennent la complétion du Modèle Standard de la physique des parti- cules par la découverte du boson de Higgs, la mesure des propriétés du quark top, mais également la mise à l'épreuve de théories comme la sup er-symétrie, les modèles de grande unification et de dimensions supplémentaires. Le chapitre 1 illustrera l'état des connaissances théoriques en physique subatomique avant le nouvel éclairage que le LHC a la vocation de lui app orter, tandis que le chapitre 2 décrira l'exp érience ATLAS sur lequel repose le travail effectué pendant cette thèse. L'exploitation des données d'un collisionneur de hadrons n'est cependant pas aisée, et la réduction du bruit QCD est un des enjeux majeurs des expériences placées auprès du LHC. Dans cet environnement hadronique, la maîtrise des leptons est cruciale. Leur signature relativement simple et leur présence dans des canaux de découvertes importants sont des atouts pour la recherche de nouvelle physique. L'électron, sa reconstruction, son identication, sa mise en oeuvre et celle du calorimètre électromagnétique qui est un sous-détecteur crucial pour sa mesure a été le conducteur de ma thèse qui se découpe comme suit. La reconstruction de l'électron commence dans le calorimètre électromagnétique

Une recherche du boson de Higgs est effectuée dans le canal WW → lνlν en utilisant l'ensemble des données de 2011 à une énergie dans le centre de masse de √s = 7 TeV et une partie des données de 2012 à 8 TeV prises par l'expérience ATLAS auprès du LHC. Les luminosités intégrées correspondantes sont 4.7 fb−1 et 5.8 fb−1, respectivement. L'analyse est effectuée avec des coupures. Plusieurs méthodes sont introduites pour estimer à partir des données la contribution de bruits de fond des différents processus afin de minimiser l'utilisation de simulation. Pour la contribution du bruit de fond top dans le canal dominant avec zéro jet, elle est estimée avec une méthode que nous avons proposée. Une autre méthode pour corriger la forme de la distribution de l'énergie transverse manquante dans les événements Drell-Yan à partir des événements W +jets est également présentée. En 2011, le boson de Higgs du modèle standard avec la masse du Higgs de 133 à 261 GeV est exclue à 95% de niveau de confiance, tandis que la plage d'exclusion prévue est de 127 à 234 GeV. En 2012, un excès d'événements au-dessus du bruit de fond attendu est observé dans une plage de masse autour de 125GeV. En combinant les deux échantillons, la probabilité minimale ("p-value") pour que l'hypothèse bruit de fond seul fournisse autant ou plus d'événements qu'observé dans les données est de 3 × 10−3, ce qui correspond à une signifiance statistique de 2,8 écarts types. Le taux de production mesuré du signal par rapport au taux prédit pour le boson de Higgs du modèle standard à mH = 125GeV est de 1,4 ± 0,5. La probabilité attendue pour un Higgs avec mH = 125GeV est de 0,01, soit de 2,3 écarts types. La limite d'exclusion d'un Higgs dans un modèle avec une quatrième génération est également présentée en utilisant une partie de l'échantillon de données 2011, la gamme de masse entre 120 GeV et 600 GeV a été exclue à 95% de niveau de confiance. Enfin, l'étude sur le temps de dérive dans le calorimètre à argon liquide du détecteur ATLAS est effectuée en utilisant tous les échantillons de données du rayonnement cosmique, du faisceau splash et de collision. Les résultats ne montrent aucune non-uniformité significative sur la largeur de l'espace cellulaire mis à part un effet de "sagging" dans les régions de transition dû au poids du calorimètre.