Cette thèse porte sur l'étude de la production de paire de dibosons WZ au en collisions proton-proton au LHC avec le détecteur ATLAS.La première mesure de la polarisation des bosons vecteurs W et Z lors de leur production par paire a été effectuée et la section efficace de production de dibosons WZ mesurée.Les données des collisions des protons au LHC à une énergie de 13 TeV enregistrées avec le détecteur ATLAS en 2015 et 2016 avec une luminosité intégré de 36.1fb-1 ont été analysées.L'analyse prends en compte seulement des désintégrations des bosons W et Z en électrons et muons.Avec la quantité des données disponibles, la précision de la mesure n'est plus déterminée par l'incertitude statistique. Une précision de 4.4 % a été obtenue, qui est comparable à la précision obtenue par une mesure antérieures avec les données d'ATLAS à une énergie de collision de 8 TeV.La précision de la mesure est déterminé par l'estimation du bruit du fond, du taux d'empillement et de l’efficacité d'identification des électrons et muons.Dans le cadre de cette thèse, des études détaillées ont été menées sur l'estimation de l’efficacité d'identification des électrons, sur l'optimisation de la sélection des leptons dans le cadre de l'analyse WZ et sur l'estimation du bruit du fond réductible.L’efficacité d'identification des électrons a été déterminée avec une méthode dite de Tag et Probe utilisant la désintégration de bosons Z en deux électrons.Les propriétés d'isolation des électrons ont été utilisées pour discriminer le signal des électrons du bruit du fond.L'accord de la mesure de l’efficacité d'identification avec la simulation a été étudié et des facteurs de correction ont été estimés.Ces facteurs de correction ont été mis à la disponibilité de la collaboration ATLAS.La sélection des leptons dans le cadre de la mesure WZ a été optimisée pour rejeter le bruit de fond réductible. Le bruit du fond réductible restant a été estimé avec une méthode dite matricielle qui s'appuie sur les données.La valeur de la section efficace mesurée est supérieure de 8 % par rapport a la valeur prédite par les calculs théoriques les plus récents ayant une précision à l'ordre NNLO, mais reste néanmoins compatible avec ces prédictions.Une mesure de la polarisation dans les événement dibosons est effectuée par la première fois.Les distributions angulaires des produits de désintégration sont particulièrement sensible aux effets de la polarisation.Les fractions de bosons W et Z produits avec un état de polarisation longitudinale sont mesurées pour la première fois, à une valeur de 25 % avec une incertitude de 7 et 4 %, respectivement.Cela représente une précision de l'ordre de 15 %, dominée par l'incertitude statistique. / Within the scope of this thesis, the cross section of the associate production of a W and a Z boson is presented and the polarization will measured for the first time in a diboson channel.Proton-proton collision data from the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider at a center-of-mass energy of 13 TeV from 2015 and 2016 with an integrated luminosity of 36.1fb-1 have been analyzed.In the measurement, only fully leptonic decays to either electrons or muons are considered.With the larger dataset of proton-proton collisions available, the measurement is for the first time not any more dominated by statistical uncertainties.On the cross-section measurement, a precision of 4.4% was obtained, this is competitive to the precision obtained in the measurement at a collision center-of-mass energy of 8 TeV.The main systematic uncertainties issue from the background estimation, the muon and the electron identification efficiency.Within the scope of this thesis, detailed studies on the electron identification efficiency, the optimization of the lepton selection in the WZ measurement and on the estimation of the reducible background in WZ events were performed.The electron identification efficiency was calculated using a Tag and Probe method on Z decays to electrons.The candidate electron isolation is used to discriminate the signal against the background.The agreement to the modelling of the electron identification efficiency in simulation was studied and correction factors were derived which were provided to the ATLAS collaboration.The lepton selection has been optimized for the rejection of non-prompt leptons in the WZ measurement, the remaining reducible background from these non-prompt events is estimated using the data-driven Matrix Method.The extracted cross section in the fiducial phase space is 8% higher than the prediction available at next-to-next-to leading order but still compatible with the predictionsBoson polarization measurements have been performed on single bosons, however, a measurement has never been done so far in a diboson channel.Angular distributions of the boson decay products have been shown to be particularly sensitive to polarization effects.The polarization is extracted by means of a maximum likelihood fit of templates representing the angular distributions of longitudinal, left- and right-handed transverse polarization to data.A fraction of 25% of longitudinally polarized W and Z bosons with an uncertainty of 7 and 4%, respectively, are measured in the fiducial phase space.A precision on the longitudinal polarization fraction of 15% can be obtained whereas the measurement is dominated by statistical uncertainties.

Une étude des états finaux ZZ avec les premières données acquises par le détecteur CMS est présentée dans cette thèse. Cette étude exploite les premières données délivrées par le LHC et enregistrées par CMS en 2010 et 2011. La section efficace de production ZZ est mesurée et des limites sont posées sur deux constantes de couplages de jauge électrofaibles anomaux neutres. La présence de tels couplages serait une évidence de nouvelle physique au delà du Modèle Standard et nécessite d'être étudiée en détail. De plus, le processus de création de paire de boson Z dans le Modèle Standard est un bruit de fond pour la recherche du boson de Higgs et doit être connu avec précision. Une série d'études préalables est effectuée sur le calorimètre électromagnétique de CMS : ces études portent sur le système de lecture sélective et le système de contrôle laser. Une autre étude préalable porte sur le comportement et la mesure de l'énergie transverse manquante dans des événements contenant un boson électrofaible se désintégrant dans le canal électronique. Cette étude montre que l'empilement a un impact important sur la mesure de l'énergie transverse manquante et que des corrections doivent être déployées pour réduire ces effets. Les conclusions de ces analyses contribuent à la bonne compréhension des résultats obtenus sur les états finaux à deux boson Z.

Les mesures de sections efficaces de production di-bosons constituent une partie importante du programme de physique au Large Hadron Collider (Grand collisionneur de hadrons) au CERN. Ces analyses de physique offrent la possibilité d'explorer le secteur électrofaible du modèle standard à l'échelle du TeV et peuvent être une indication de l'existence de nouvelles particules au-delà du modèle standard. L'excellente performance du LHC dans les années 2011 et 2012 a permis de faire les mesures très compétitives. La thèse donne un aperçu complet des méthodes expérimentales utilisées dans la mesure de la section efficace de production de W⁺W⁻ dans les collisions proton-proton au √s = 7 TeV et 8 TeV. Le texte décrit l'analyse en détail, en commençant par l'introduction du cadre théorique du modèle standard et se poursuit avec une discussion détaillée des méthodes utilisées dans l'enregistrement et la reconstruction des événements de physique dans une expérience de cette ampleur. Les logiciels associés (online et offline) sont inclus dans la discussion. Les expériences sont décrites en détail avec en particulier une section détaillée sur le détecteur ATLAS. Le dernier chapitre de cette thèse présente une description détaillée de l'analyse de la production de bosons W dans les modes de désintégration leptoniques utilisant les données enregistrées par l'expérience ATLAS pendant les années 2011 et 2012 (Run I). Les analyses utilisent 4,6 fb⁻¹ de données enregistrées à √s = 7 TeV et 20,28 fb⁻¹ enregistré à 8 TeV. La section efficace mesurée expérimentalement pour la production de bosons W dans l'expérience ATLAS est plus grande que celle prédite par le modèle standard à 7 TeV et 8 TeV. La thèse se termine par la présentation des résultats de mesures différentielles de section efficace. / Measurements of di-boson production cross-sections are an important part of the physics programme at the CERN Large Hadron Collider. These physics analyses provide the opportunity to probe the electroweak sector of the Standard Model at the TeV scale and could also indicate the existence of new particles or probe beyond the Standard Model physics. The excellent performance of the LHC through years 2011 and 2012 allowed for very competitive measurements. This thesis provides a comprehensive overview of the experimental considerations and methods used in the measurement of the W⁺W⁻ production cross-section in proton-proton collisions at √s = 7 TeV and 8 TeV. The treatise covers the material in great detail, starting with the introduction of the theoretical framework of the Standard Model and follows with an extensive discussion of the methods implemented in recording and reconstructing physics events in an experiment of this magnitude. The associated online and offline software tools are included in the discussion. The relevant experiments are covered, including a very detailed section about the ATLAS detector. The final chapter of this thesis contains a detailed description of the analysis of the W-pair production in the leptonic decay channels using the datasets recorded by the ATLAS experiment during 2011 and 2012 (Run I). The analyses use 4.60 fb⁻¹ recorded at √s = 7 TeV and 20.28 fb⁻¹ recorded at 8 TeV. The experimentally measured cross section for the production of W bosons at the ATLAS experiment is consistently enhanced compared to the predictions of the Standard Model at centre-of-mass energies of 7 TeV and 8 TeV. The thesis concludes with the presentation of differential cross-section measurement results.