Este trabalho apresenta os resultados da primeira medida da secao de choque de producao W± e± utilizando dados de colisoes proton-proton com energia de centro de massa s = 13 TeV pelo detector ATLAS em dois regimes diferentes de operacao do Large Hadron Collider (LHC): um perodo de baixa luminosidade em que foram acumulados 81 pb1 de dados e que permitiram medir a secao de choque fiducial e total da producao de bosons W+ e W na regiao inclusiva (regiao de massa transversa acima de 50 GeV, abrangendo o pico de massa transversa do boson W) e um perodo de alta luminosidade em que foi obtido 76,6 fb1 de dados tornando acessvel a medida da secao de choque fiducial de producao de bosons W+ e W na regiao de alta massa transversa (regiao de massa transversa entre 130 GeV e 2,5 TeV). As secoes de choque medidas e as distribuicoes cinematicas referentes a energia transversa faltante (ETmiss ), massa transversa do boson W (mTW), pseudorapidez (), momento transverso (pTe) do eletron decorrente do decaimento do W e a diferenca entre o angulo azimutal () do eletron e da ETmiss sao consistentes com previsoes teoricas obtidas em NLO e normalizadas em NNLO, considerando-se as incertezas sistematicas, estatsticas e na luminosidade. / This work presents the results of the first W± e± production cross section measurements in the proton-proton collisions at the center of mass energy of s = 13 TeV obtained with the ATLAS detector in two different operation regimes: a low luminosity period when 81pb1 of data was accumulated allowing the measurement of the fiducial and total production cross section of W+ and W bosons in the inclusive region (region of transverse mass above 50 GeV, covering the transverse mass peak of the W boson) and a high luminosity period when 76,6 fb1 made accessible the high W boson transverse mass region (between 130 GeV and 2.5 TeV), allowing the measurement of the fiducial cross section of W+ and W boson production. The measured cross sections and the kinematic distributions for the missing transverse energy, (ETmiss), W boson transverse mass (mTW), the pseudorapidity (), the transverse momentum (pTe) of the electron originated from the W boson decay as well as the azimuthal angle difference () between the electron and the ETmiss are consistent with the theoretical predictions obtained at NLO and normalized to NNLO, considering the systematic, statistical and luminosity uncertainties.

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Ce manuscrit présente une mesure de la section efficace de production des bosons W et de l'asymétrie de charge dans les collisions proton-proton avec l'expérience ATLAS à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV. Ces mesures posent des contraintes sur la fraction d'impulsion des protons portée par les partons qui contribuent à la production des bosons W et donc elles permettent d'ameliorer notre compréhension des fonctions de distribution de partons. Dans l'analyse, les événements de signal sont sélectionnés dans le canal électronique W −→eν . Le calorimètre électromagnétique à Argon Liquide joue un rôle important pour la détection des électrons. L'auteur de cette thèse a travaillé sur la reconstruction en ligne de l'énergie dans les détecteurs à LAr. Un aspect important pour les mesures liées à la charge électrique, comme l'asymétrie de charge du boson W, est l'évaluation du taux de misidentification de la charge pour des électrons et des positons. Dans ce manuscrit, la section efficace de production de bosons W multipliée par le rapport de branchement est présentée de façon inclusive, en fonction de la pseudorapidité du lepton, et comme mesure différentielle en deux dimensions (c'est à dire en fonction de la pseudorapidité et de l'énergie transverse du lepton). La mesure de l'asymétrie de charge est aussi présentée en fonction de la pseudorapidité du lepton uniquement et en fonction de la pseudorapidité et de l'énergie transverse du lepton. Les données ont été enregistrées par l'expérience ATLAS en 2011 et correspondent à 4.7 fb−1 . / This document presents a measurement of the production cross section of W bosons and of its charge asymmetry in proton-proton collisions at a centre of mass energy of 7 TeV with the ATLAS detector. These measurements provide information on the momentum fraction of the protons carried by the partons contributing to the W production and therefore allow to better understand the parton distribution functions of the proton. The W candidate events are selected in the W −→ eν decay mode. The LAr electromagnetic calorimeter plays an important role in the detection of electrons and the author has worked on the on-line energy reconstruction in the LAr detectors. A subject which is treated in some detail is the evaluation of the charge misidentification rates for electrons and positrons. This is a key ingredient for charge related measurements such as the W charge asymmetry. In this document, the W production cross section times the branching ratio is studied inclusively, as a function of the lepton pseudorapidity and as a double differential measurement as a function of the lepton pseudorapidity and transverse energy. The charge asymmetry measurement is presented as a function of the lepton pseudorapidity and as a double differential measurement as well. The data were recorded by the ATLAS detector in 2011 and correspond to 4.7 fb−1 .

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Ce manuscrit présente une mesure de la section efficace de production des bosons W et de l'asymétrie de charge dans les collisions proton-proton avec l'expérience ATLAS à une énergie dans le centre de masse de 7 TeV. Ces mesures posent des contraintes sur la fraction d'impulsion des protons portée par les partons qui contribuent à la production des bosons W et donc elles permettent d'ameliorer notre compréhension des fonctions de distribution de partons. Dans l'analyse, les événements de signal sont sélectionnés dans le canal électronique W −→eν . Le calorimètre électromagnétique à Argon Liquide joue un rôle important pour la détection des électrons. L'auteur de cette thèse a travaillé sur la reconstruction en ligne de l'énergie dans les détecteurs à LAr. Un aspect important pour les mesures liées à la charge électrique, comme l'asymétrie de charge du boson W, est l'évaluation du taux de misidentification de la charge pour des électrons et des positons. Dans ce manuscrit, la section efficace de production de bosons W multipliée par le rapport de branchement est présentée de façon inclusive, en fonction de la pseudorapidité du lepton, et comme mesure différentielle en deux dimensions (c'est à dire en fonction de la pseudorapidité et de l'énergie transverse du lepton). La mesure de l'asymétrie de charge est aussi présentée en fonction de la pseudorapidité du lepton uniquement et en fonction de la pseudorapidité et de l'énergie transverse du lepton. Les données ont été enregistrées par l'expérience ATLAS en 2011 et correspondent à 4.7 fb−1 .

The resummation of double-logarithmic perturbative contributions produced by soft- gluon radiation (Sudakov resummation) has proved to be an important tool for enlarging the applications of perturbative QCD to a wider range of kinematical regions. In particular, a complete description of W and Z boson production at high-energy hadron colliders requires the resummation of large double logarithms that dominate the transverse momentum (p(_r)) distribution at small p(_r). This can be performed either directly in transverse momentum space or in impact parameter (Fourier transform) b space. The b space method succeeds in resumming all the leading and sub-leading logarithmic terms, but does not allow a smooth transition to fixed-order dominance at high transverse momenta. In contrast, the pr space approach experiences difficulties with resumming more sub-leading logarithms. This thesis concentrates on developing the p(_r) space formalism which completely resums the first four towers of logarithms. The number of fully resummed towers is the same as for the b space method. The results are compared, both analytically and numerically, with the original b space result as well as with results of other p(_r) space methods. Parametrization of the non-perturbative effects in p(_r) space is discussed. Given recent Tevatron data on Z boson production we find good agreement between the data and the theoretical predictions. Using the same formalism, the transverse momentum distributions are also calculated for W and Z boson production at the LHC. Finally, we discuss production of like-sign W pair production in the context of double parton scattering at the LHC.

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