Le sujet principal de la thèse est la mesure de la section efficace de production du boson de Higgs se décomposant en deux bosons Z dans l'état final à quatre leptons (H → ZZ * → 4l, l = e, μ), en utilisant 36.1 fb-1 de données collectées en 2015 et 2016 par l'expérience ATLAS au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) au CERN. La section efficace inclusive dans la chaîne de décomposition H → ZZ * → 4l est mesurée à 3.62 ±0.53 (stat) ± 0.25 (syst) fb, en accord avec la prédiction du Modèle Standard, de 2.91 ± 0.13 fb. Plusieurs sections efficaces fiducielles différentielles sont mesurées en fonction d'observables sensibles aux modes de production et de décomposition du boson de Higgs, incluant les variables cinématiques des jets produits avec le boson de Higgs. Les données et les prédictions du Modèle Standard sont en bon accord. Les sections efficaces extraites sont aussi utilisées pour contraindre des interactions anormales du boson de Higgs avec des particules du Modèle Standard.La deuxième partie de la thèse concerne l'isolation des muons. Les variables sont construites à partir des informations du tracker (isolation de trace) et des calorimètres (isolation calorimétrique). Elles mesurent l'activité ambiante autour de la trajectoire de la particule dans les détecteurs et constituent un outil puissant pour rejeter le bruit de fond. Avec les données collectées par ATLAS en 2015 et 2016,les distributions des variables sont comparées entre données et simulation. Des points de fonctionnement correspondant à des ensembles de coupures sur ces variables sont alors définis. En utilisant la décomposition du boson Z en deux muons, les efficacités du signal sont mesurées. Des facteurs d'échelle correspondant aux ratios entre données et simulation sont alors calculés. Le bon accord conduit à des facteurs d'échelle proches de l'unité. / The main subject of the thesis is the measurement of the production cross section of the Higgs boson decaying to two Z bosons in the four-lepton final state (H →ZZ * → 4l, l = e, μ), using 36.1 fb- 1 of data recorded during 2015 and 2016 with the ATLAS experiment installed at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. The inclusive fiducial cross section in the H → ZZ * → 4l decay channel is measured to be 3.62 ± 0.53 (stat) ± 0.25 (syst) fb,in agreement with the Standard Model prediction of 2.91 ± 0.13 fb. Several differential fiducial cross sections are measured for observables sensitive to the Higgs-boson production and decay, including kinematic distributions of the jets produced together with the Higgs boson. Good agreement is found between the data and the predictions of the Standard Model. The extracted cross-section distributions are also used to constrain anomalous Higgs-boson interactions with Standard-Model particles.The second part of the thesis is dedicated to the muon isolation. Isolation variables, based on information from the tracker (track-based isolation) and the calorimeters (calorimeter-based isolation) measure the ambient activity surrounding a particle in the detectors and are a powerful tool to reject background objects. Using36.1 fb-1 of data recorded by ATLAS in 2015 and2016, the variable distributions are compared with simulation. Working points are then defined as sets of cuts applied to the isolation variables. Using theZ boson decays to a pair of muons, the signal efficiency of the working points is calculated. Scale factors are then derived as ratio of efficiencies measured in data over simulation. The good agreement leads to scale factors close to one.

J'ai pris part à la recherche du boson de Higgs dans l'expérience ATLAS avec l'étude de l'état final comprenant une paire de quark top anti-top accompagnée d'un boson de Higgs, dit ttH. Je me suis spécialisé sur le canal boostés, dans lequel quarks top et boson de Higgs sont émis à haute énergie.La mesure de la section efficace du processus physique pp -> ttH permet de tester la validité du Modèle Standard de la physique des particules, qui prédit le mécanisme d'interaction entre quark top et boson de Higgs. / I took part in the Higgs boson search in the ATLAS experiment with the study of the final state of a top anti-top quark pair accompanied by a Higgs boson, called ttH. I have been focused on the boosted channel, in which top quarks and Higgs bosons are emitted at high energy.The measurement of the cross-section of the physical process pp -> ttH enables to test the validity of the Standard Model of particle physics, which predicts the mechanism of interaction between quark top and Higgs boson.

La première prise des données du LHC (2010-2012) a été marquée par la découverte du boson scalaire, dit boson de Higgs. Sa masse a été mesurée avec une précision de 0.2% en utilisant ses désintégrations en deux photons et celles en deux bosons Z donnant quatre leptons dans l’état final. Les couplages ont été estimés en combinant plusieurs états finaux, tandis que la précision sur leur mesure pourra bénéficier énormément de la grande statistique qui sera accumulée pendant les prochaines périodes de prise des données au LHC (Run 2, Phase 2).Le canal H→ZZ*→4 leptons, a un rapport d'embranchement réduit mais présente un faible bruit de fond, ce qui le rend attractif pour la détermination des propriétés du nouveau boson. Dans cette thèse, l’analyse conduite pour la mise en évidence de ce mode dans l’expérience ATLAS est détaillée, avec un poids particulier porté à la mesure et au contrôle du bruit de fond réductible en présence d’électrons.Dans le cadre de la préparation de futures prises de données à très haute luminosité, prévues à partir de 2025, deux études sont menées:La première concerne l’observabilité du mode de production du boson de Higgs en association avec des quarks b. Une analyse multivariée, basée sur des données simulées, confirme un très faible signal dans le canal H→2 photons.La seconde concerne la conception et le développement d’un détecteur interne en silicium, adapté à l’environnement hostile, de haute irradiation et de taux d’occupation élevée, attendues pendant la Phase 2 du LHC. Des études concernant l’optimisation de la géométrie, l’amélioration de l’efficacité ainsi que la résistance à l’irradiation ont été menées. A travers des mesures SiMS et des simulations des procédés de fabrication, les profiles de dopage et les caractéristiques électriques attendues pour des technologies innovantes sont explorés. Des prototypes ont été testés sous faisceau et soumis à des irradiations, afin d’évaluer les performances du détecteur et celles de son électronique associée. / The discovery of a scalar boson, known as the Higgs boson, marked the first LHC data period (2010-2012). Using mainly di-photon and di-Z decays, with the latest leading to a four leptons final state, the mass of the boson was measured with a precision of <0.2%. Relevant couplings were estimated by combining several final states, while corresponding uncertainties would largely benefit from the increased statistics expected during the next LHC data periods (Run 2, Phase 2).The H→ZZ*→4l channel, in spite of its suppressed brunching ratio, benefits from a weak background, making it a prime choice for the investigation of the new boson’s properties. In this thesis, the analysis aimed to the observation of this mode with the ALTAS detector is presented, with a focus on the measurement and control of the reducible electron background.In the context of preparation for future high luminosity data periods, foreseen from 2025 onwards, two distinct studies are conducted:The first concerns the observability potential of the Higgs associated production mode in conjunction with two b-quarks. A multivariate analysis based on simulated data confirms a very weak expected signal in the H→di-photon channel.The second revolves around the conception and development of an inner silicon detector capable of operating in the hostile environment of high radiation and increased occupancy, expected during LHC Phase 2. Main studies were concentrated on improving radiation hardness, geometrical and detection efficiency. Through fabrication process simulation and SiMS measurements, doping profiles and electrical characteristics, expected for innovative technologies, are explored. Prototypes were designed and evaluated in test beams and irradiation experiments in order to asses their performances and that of associated read-out electronics.

Dans cette thèse, je présente ma contribution à l'étude des propriétés du boson de Higgs. Mon travail a consisté à combiner les différentes analyses de recherche du boson de Higgs prévu par le modèle standard pour en extraire une mesure des taux de productions, de désintégrations et des couplages. Par exemple, le taux de production inclusif du boson de Higgs mesuré avec le détecteur ATLAS a été mesuré. Ces mesures peuvent également s'interpréter dans le contexte de modèle au-delà du modèle standard telle que les modèles composites ou les modèles de type MSSM avec le hMSSM. J'ai également participé à l'étude des performances d'un algorithme de particle flow dans le cadre de la recontruction de jets possédant un grand rayon. Mes contributions aux analyses de recherche d'un boson de Higgs pseudo-scalaire se désintégrant en un boson Z et un boson de Higgs et la recherche du boson produit en association avec un boson Z et se désintégrant en une paire de quarks b sont également montrées. / In this thesis, I show my contribution to the study of the properties of the Higgs boson. My work has consisted in combining the different searches of the Standard Model Higgs boson to measure the rate of production, decay and the couplings. For example, the overall rate of production measured with the ATLAS dectector has been measured. These measurements can also be interpreted in the constext of models beyond the standard model such that composite models or models inspired from the MSSM (hMSSM). I have also participated to the studies of the performance of a particle flow algorithm to reconstruct the jet with a large radius. My contribution to the search of a pseudoscalar Higgs boson decaying into a Z boson and a Higgs boson and the search of the standard model Higgs boson produced in association with a Z boson and decaying into a pair of b quarks are also shown.

ATLAS est l'une des deux principales expériences du LHC dans le but d'étudier les propriétés microscopiques de la matière afin de répondre aux questions les plus fondamentales de la physique des particules. Après les réalisations accomplies lors de la première prise de données, le potentiel de nouvelles découvertes et de mesures précises au LHC est étendu en repoussant les limites en matière d’énergie dans le centre de masse et de luminosité grâce à trois mises à niveau de l’accélérateur aboutissant au LHC à haute luminosité (HL-LHC). Pour tirer pleinement parti de l'augmentation de la luminosité, deux mises à niveau principales du détecteur interne ATLAS sont prévues. La première mise à niveau était déjà achevée au début de l'année 2015 avec l'insertion de l'IBL, une quatrième couche de pixels située à seulement 3,2 cm de la ligne de faisceau. Dans la deuxième mise à niveau majeure, prévue pour 2024, le détecteur interne complet sera remplacé par un tout nouveau dispositif de suivi interne entièrement constitué de dispositifs en silicium pour faire face à la forte densité de particules et à l’environnement de rayonnement intense du HL-LHC, qui pendant son fonctionnement période fournira 3000 fb-1, près de dix fois la luminosité intégrée du programme complet du LHC. Cette thèse aborde l’étude de nouveaux détecteurs de pixels de bord actifs n + -in-p en développant deux nouvelles méthodes d'analyse du profil du dopage pour étudier les effets des dommages d’irradiation sur les performances des détecteurs de pixels. Ces méthodes sont la méthode d'imagerie 3D sims et la méthode TLM. La simulation TCAD a été utilisée pour simuler les profils de dopage, le comportement électrique et les dommages dus au rayonnement. La validation des modèles de simulation avec les données a été effectuée. De plus, la caractérisation de la salle blanche ainsi que la mesure sur un faisceau de test ont été effectuées pour tester les différentes conceptions de détecteurs. Dans la deuxième partie de la thèse, je discute de l'observation de la désintégration du boson de Higgs en une paire de quarks b à l’aide des données collectées par ATLAS lors du Run 2 du LHC à une énergie de 13 TeV dans le centre de masse et une luminosité intégrée de 79.8 $fb^{-1}$. J'ai contribué à l'analyse où le boson de Higgs est produit en association avec un boson de jauge W ou Z. L'analyse VH(bb) ne considérant pas les leptons tau, j'ai réalisé une étude estimant l'impact de leur utilisation sur l'analyse. De plus, pour l’analyse VH (bb), j’ai travaillé sur l’estimation de fond multi-jets dans le canal à 1 lepton en utilisant la méthode d’analyse dijet-masse. / ATLAS is one of the two main experiments at LHC with the purpose of investigating the microscopic properties of matter to address the most fundamental questions of particle physics. After the achievements of the first years of running, the potential reach for new discoveries and precise measurements at LHC is being extended by pushing further the energy and luminosity frontiers through three upgrades of the accelerator culminating in the High Luminosity LHC (HL-LHC). To fully profit from the increased luminosity, two main upgrades of the ATLAS inner detector are planned. The first upgrade was already completed at the beginning of 2015 with the insertion of the IBL, a fourth pixel layer located at just 3.2 cm from the beam line. In the second major upgrade, foreseen for 2024, the full inner detector will be replaced by a completely new inner tracker fully made of silicon devices to cope with the high particle density and the harsh radiation environment at the HL-LHC, which during its operational period will deliver 3000 fb-1, almost ten times the integrated luminosity of the full LHC program. This thesis addresses the study of new n+-in-p active edge pixel detectors by developing two novel doping profile analysis methods to study the radiation damage effects on the pixel detectors performance. These methods are the 3D sims imaging method and the TLM Method. TCAD simulation has been used to simulate the doping profiles, the electrical behavior and the radiation damage. Validating the simulation models with data have been done. Moreover, clean-room characterization, as well as testbeam measurement have been performed to test the different detector designs. In the second part of the thesis, I discuss the observation of the standard model Higgs boson bb decay mode using the data collected by ATLAS during the LHC Run2 at center-of-mass energy 13 TeV and an integrated luminosity 79.8 fb-1 of a proton-proton collision. I contributed specifically to the search of the standard model Higgs boson in VH(bb) production mode. In the VH(bb) analysis we don't have any channel that considers the tau leptons in the final state. I have performed a feasibility study to verify the gain of using the taus in the analysis. In addition, for the VH(bb) analysis I have worked on the multi-jet background estimation in the 1-lepton channel using the dijet-mass analysis method.

This thesis presents a Monte Carlo study of the search for charged Higgs bosons heavier than the mass of the top quark within the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) at the ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider. Charged Higgs bosons are predicted in many non-minimal Higgs extensions of the Standard Model. Their discovery would be a clear signal for the existence of New Physics beyond the Standard Model, possibly the first experimental evidence to be found if the MSSM is realized in nature. The feasibility of detecting the heavy charged Higgs boson with a mass up to 600 GeV is studied in the decay channel H->tb for an integrated luminosity of 30 inverse femtobarns at a center-of-mass energy of 10 TeV. A major difficulty for charged Higgs boson reconstruction is the combinatorial background in the complex multi-jet final state environment. It is shown that this can be overcome by applying a kinematic fitting procedure and by a subsequent cut-based event and candidate selection. An iterative solution of the developed kinematic fit with non-linear constraints is presented. In addition, the reconstruction of charged Higgs bosons makes high demands on the ability to identify jets containing b-hadrons. A special b-tagging algorithm is introduced and a comparison with first ATLAS data is presented showing good agreement of the expected performance. This study is performed with a realistic simulation of the ATLAS detector and takes into account all dominant experimental uncertainties and statistical uncertainties arising from limited Monte Carlo statistics. The result is given in terms of discovery and exclusion contours in the (m(H), tan(beta)) parameter space in the mhmax scenario of the MSSM. This study indicates that the heavy charged Higgs boson can be discovered in this decay channel only for large values of tan(beta). It, however, can contribute to a combined H sensitivity including other decay channels. Compared to previous studies the discovery reach could be improved. / Die vorliegende Arbeit präsentiert eine Monte Carlo Studie zur Suche nach geladenen Higgs Bosonen mit einer Masse größer als die des top Quarks im Kontext des Minimal Supersymmetrischen Standardmodells (MSSM) am ATLAS Experiment am CERN Large Hadron Collider. Geladene Higgs Bosonen werden von vielen Erweiterungen des Standardmodells vorhergesagt. Ihre Entdeckung wäre ein klares Indiz für neue Physik jenseits des Standardmodells, möglicherweise der erste experimentelle Befund für das MSSM. Eine Machbarkeitsstudie zur Entdeckung geladener Higgs Bosonen mit Massen bis zu 600 GeV im Zerfallskanal H->tb für eine integrierte Luminosität von 30 inversen femtobarn und einer Schwerpunktsenergie von 10 TeV wird vorgestellt. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Rekonstruktion geladener Higgs Bosonen ist der durch den komplexen Endzustand mit vielen Jets auftretende kombinatorische Untergrund. Es wird gezeigt, dass die Rekonstruktion durch Anwendung eines kinematischen Fits mit anschließender schnittbasierter Ereignis- und Kandidatenselektion möglich ist. Eine iterative Lösung des entwickelten kinematischen Fits mit nicht-linearen Zwangsbedingungen wird vorgestellt. Des Weiteren stellt die Rekonstruktion geladener Higgs Bosonen hohe Ansprüche an die Möglichkeit, Jets, welche b-Hadronen beinhalten, zu identifizieren. Ein spezieller b-tagging Algorithmus wird vorgestellt und ein Vergleich mit den ersten ATLAS Daten zeigt eine gute Übereinstimmung mit den erwarteten Eigenschaften. Die Studie wurde mit einer realistischen ATLAS Detektorsimulation durchgeführt und beinhaltet alle dominanten experimentellen Unsicherheiten sowie die statistische Unsicherheiten aufgrund begrenzt vorhandener simulierter Ereignisse. Die erwarteten Entdeckungs- und Ausschlusskonturen im mhmax Szenario des MSSM werden als Funktion der geladenen Higgs Boson Masse und tan(beta) gegeben. Die durchgeführte Studie zeigt, dass geladene Higgs Bosonen in diesem Zerfallskanal nur bei großen Werten von tan(beta) entdeckt werden können. Dennoch kann dieser Zerfallskanal zur H Sensitivität beitragen, wenn andere Zerfallskanäle mit in Betracht gezogen werden. Im Vergleich zu vorherigen Studien konnte die Sensitivität erhöht werden.

Dans ce manuscrit sont décrits trois aspects de mon travail de thèse auprès de l’expérience ATLAS. Le premier est consacré à l’extraction des corrections sur l’étiquetage de jets issus de quarks beauté, appliquées aux simulations afin de mieux décrire les données expérimentales. Le second est l’étude de la désintégration du boson de Higgs en paire de quarks beauté. Le dernier aspect est la recherche de nouvelle physique à travers l’interaction d’un quark top et d’un boson de Higgs. Mon implication dans la collaboration ATLAS a commencé avec la mise `a jour de la calibration pseudo continue des techniques d’identification de jets issus de quarks beauté (b-jets). La calibration pseudo continue de l’étiquetage des b-jets (b-Tagging) dans l’expérience ATLAS a été développée durant le run 1 du LHC. Une mise à jour du code a été effectuée. Les incertitudes sur la calibration pseudo continue du b-Tagging sont dominées par les sources d’erreur systématique. Le second sujet de la thèse est la recherche du boson de Higgs dans son canal de désintégration en quarks beauté, produit en association avec un boson vecteur (VH(bb)). J’ai notamment participé à l’étude du canal pp ! ZH, dans lequel un boson Z se désintègre en neutrinos. L’analyse a été optimisée respectivement à l’expérience acquise au cours du run 1 du LHC. Plusieurs idées ont été explorées afin d’améliorer l’analyse multivariée. L’évidence du processus VH(bb) a ´ et ´e obtenue avec les données collectées en 2015 et 2016. La force du signal (rapport des sections efficaces mesurée et prédite) a été mesurée à ˆμV H = 1.20+0.24 −0.23(stat.)+0.34 −0.28(syst.), ce qui correspond `a une significance observée de 3.5 significations statistiques. L’incertitude sur ce résultat est dominée par des sources d’erreur systématique. En conséquence, plusieurs études ont été menées afin de mieux comprendre certains aspects de ce résultat. Une attention particulière a été apportée à la simulation des processus de bruit de fond dans le but d’améliorer l’efficacitée de génération des simulations Monte-Carlo. Aussi, l’utilisation de nouvelles variables liées au flux de couleur entre les deux quarks beauté (colourflow) dans la recherche du processus VH(bb) semble apporter un gain limité dans la rejection des processus de bruit de fond avec les performances actuelles de reconstruction des jets. L’analyse a été menée en ajoutant les données collectées en 2017, et a conduit à l’observation non ambigüe du signal de désintégration du boson de Higgs en quarks beauté. Enfin, la dernière étude présentée est une révision de la recherche du signal d’un quark top dans sa désintégration en quark up ou charm et un boson de Higgs se désintégrant en paire de photons. Ce processus est interdit avec un vertex unique dans le Modèle Standard, et largement supprimé dans les canaux impliquant des boucles, avec un taux d’embranchement de 10−15, ce qui en fait un canal pertinent dans la recherche de nouvelle physique. L’analyse est conçue afin de différencier les couplages et en ciblant à la fois les modes de production d’un unique quark top, ou d’une paire de quarks top, et en exploitant les techniques d’identification de c-jets dans la catégorisation. L’utilisation de variables cinématiques a été développée, et des méthodes multivariées mises en oeuvre dans l’analyse. Les premières perspectives de résultats attendus sont présentées. Les données collectées au cours du run 2 du LHC devraient permettre à l’analyse d’être sensible à un taux d’embranchement inférieur à 1 et pourrait apporter les premières contraintes sur certains modèles de physique au-delà du modèle standard. / In this thesis, three aspects of my work within the ATLAS experiment are described. The first one is dedicated to the extraction of correction factors to be applied on the simulation to match the data. The second is the analysis of the Higgs boson decay to a pair of b-quarks. The last one is a search for BSM in the interaction between a top quark and the Higgs boson.My implication in the ATLAS collaboration started with updates of the pseudo-continuous calibration of b-jets flavour identification. The pseudo-continuous calibration of b-Tagging in the ATLAS experiment was developed during the run 1 of the LHC. An update of the framework was performed, and calibration results have been produced. The uncertainties on the pseudo-continuous b-Tagging calibration are dominated by systematic sources.The second topic of the thesis is the search for a Higgs boson decaying into beauty quarks, produced in association with a vector boson. I was especially involved in the channel looking for a Z boson decaying into neutrinos. The analysis was optimised with respect to the experience acquired during the run 1 of the LHC. Many ideas have been explored in order to improve the multivariate analysis. The evidence for the VH(bb) process was presented using data collected in 2015 and 2016. The signal strength is measured to ˆμV H = 1.20+0.24 −0.23(stat.)+0.34 −0.28(syst), which corresponds to an observed significance of 3.5 standard deviations. The uncertainty on this result is dominated by systematic sources. Hence, several studies have been performed in order to better understand specific aspects of this result. A special attention was given to the modelling of background processes to improve the generation efficiency of Monte-Carlo simulation. Also, the use of coulourflow in the VH(bb) search appears to provide a limited gain in the rejection of background processes with the current jet reconstruction performances. The analysis was updated adding data collected in 2017, and lead to the observation of the Higgs boson decay into beauty quarks.At last, the final study presented in this work is a major revision of the search for a top quark decaying into an up-type ( = , ) quark and a Higgs boson decaying into two photons. This process is forbiden at tree level in the SM and highly supressed at loop level, with an expected branching ratio of 10−15, making it a very good probe for BSM physics. The analysis is now designed in order to disentangle the and couplings by targeting both the single- and pair-production modes of top quarks, and exploiting c-tagging in the categorisation. The use of kinematic variables was developped, and multivariate methods have been implemented in the analysis. Preliminary prospect results are presented. With the set of data accumulated by the end of the LHC run 2, the analysis will be sensitive to branching ratio below the permil level and could provide the first constraints on realistic BSM models.

Le modèle standard des interactions entre particules élémentaires est la réalisation exceptionnelle des quarante dernières années d'activité expérimentale et théorique en physique des particules. Depuis la découverte du boson de Higgs en 2012 par les expériences du Large Hadron Collider (LHC), la mesure précise est devenue le défi dans les expériences de physique des hautes énergies.De nombreuses usines de Higgs électron-positon avec une précision améliorée sur les mesures de largeur totale de Higgs ont été proposées, y compris le collisionneur linéaire international (ILC) et le collisionneur à électrons positrons circulaires (CEPC).Le programme de physique de Higgs à réaliser dans les futurs collisionneurs $ e^{+}e^{-} $ a été évalué et son degré de précision de nombreux couplages est estimé à des niveaux de pourcentage ou de sous-pourcentage.Afin d'atteindre cette précision, l'utilisation de l'algorithme de flux de particules (PFA) est devenue le paradigme de la conception de détecteurs pour la frontière à haute énergie. L'idée clé est de reconstruire chaque particule d'état finale dans les sous-détecteurs les plus adaptés, et de reconstruire tous les objets physiques au-dessus des particules d'état finales. Les détecteurs orientés à PFA ont une grande efficacité dans la reconstruction d'objets physiques tels que les leptons, les jets et l'énergie manquante.L'identification du lepton est essentielle pour les programmes de physique, en particulier pour la mesure précise du boson de Higgs.Dans cette thèse, une identification par lepton basée sur PFA (Lepton Identification pour calorimètre à haute granularité) a été développée pour des détecteurs utilisant des calorimètres à haute granularité.Utilisation de la géométrie du détecteur conceptuel pour le CEPC avec granularité calorimétrique typique de 1000 et 400 cellules / dm³ pour les parties électromagnétiques et hadroniques respectivement, et les échantillons de particules chargées uniques d'énergie supérieure à 2 GeV, LICH identifie les électrons ou les muons avec des rendements supérieurs à 99,5% et contrôle le taux de désinscription du hadron aux muons ou aux électrons 1% ou 0.5 %. Réduisant la granularité du calorimètre de 1 ou 2 ordres de grandeur, la performance d'identification du lepton est stable pour les particules avec E > 2 GeV Appliquée à des événements $eeH$ ou $ mumu H$ simulés à $ sqrt{s} = 250 $ GeV, la performance d'identification du lepton est cohérente avec le cas d'une seule particule: l'efficacité d'identifier tous les leptons de haute énergie dans un événement est de 95,5 $ sim $ 98,5 %. Contrairement aux muons et aux électrons, les $ au $ 's sont des objets de physique extrêmement intrigants car leur couplage de Yukawa au boson de Higgs est relativement important. En raison de leurs riches produits de désintégration, des propriétés telles que les paramètres Higgs CP et EW dans une Z-factory. Les produits $ au $-decay dans les collisionneurs de haute énergie sont étroitement collimatés et ont une faible multiplicité, fournissant d'excellentes signatures à sonder. Dans cette thèse, les canaux H $ightarrow $ $ au au $ sont analysés dans différents modes de désintégration Z avec le contexte SM pris en compte. La précision finale combinée de $ sigma imes Br (Hightarrow au au) $ devrait être de 0.89 %. / The Standard Model of elementary particle interactions is the outstanding achievement of the past forty years of experimental and theoretical activity in particle physics. Since the discovery of the Higgs boson in 2012 by the experiments at the Large Hadron Collider (LHC), the precise measurement has become the issue in high energy physics experiments.Many electron-positron Higgs factories with better accuracy on the Higgs total width measurements have been proposed, including the International Linear Collider (ILC) and the Circular Electron Positron Collider (CEPC).The Higgs physics program to be carried out at the future $e^{+}e^{-}$ colliders have been be evaluated and its extent of the precision of many of couplings are estimated to percent or sub-percent levels.In order to achieve this precision, the Particle Flow Algorithm (PFA) has become the paradigm of detector design for the high energy frontier. The key idea is to reconstruct every final state particle in the most suited sub-detectors, and reconstruct all the physics objects on top of the final state particles. The PFA oriented detectors have high efficiency in reconstructing physics objects such as leptons, jets, and missing energy.The lepton identification is essential for the physics programs, especially for the precise measurement of the Higgs boson.In this thesis, a PFA based lepton identification (Lepton Identification for Calorimeter with High granularity) has been developed for detectors using high granularity calorimeters. Using the conceptual detector geometry for the CEPC and single charged particle samples with energy larger than 2 GeV, LICH identifies electrons/muons with efficiencies higher than 99.5% and controls the mis-identification rate of hadron to muons/electrons to better than 1%/0.5%. Reducing the calorimeter granularity by 1-2 orders of magnitude, the lepton identification performance is stable for particles with E > 2 GeV. Applied to fully simulated eeH/$mumu$ H events, the lepton identification performance is consistent with the single particle case: the efficiency of identifying all the high energy leptons in an event, is 95.5-98.5%.Except for e and $mu$, $tau$s are extremely intriguing physics objects as its Yukawa coupling to the Higgs boson is relatively large. Due to its rich decay products, properties such as the Higgs CP and EW parameters at the Z-factory can be precisely measured. The $tau$ decay in high energy colliders is tightly collimated and low multiplicity, which provide excellent signatures to probe. In this thesis, the H$rightarrow$ $tautau$ channels are analyzed in different Z decay modes with SM background taken into account and the combine final accuracy is expected to be 1.3%.

Les mesures des propriétés du boson de Higgs dans le canal en 4 leptons sont rapportées dans cette thèse. Les données prises avec le détecteur CMS dans des collisions proton-proton à 13 TeV dans le centre de masse sont utilisées. Des améliorations importantes, touchant plusieurs aspects de l'analyse, ont été apportées. Mes contributions principales portent sur deux grands axes: amélioration de la mesure d'efficacité de sélection des électrons et analyse des données 2017 en tant qu'analyseur et éditeur principal.Les résultats sont montrées pour les données du Run II, collectées en 2016 et 2017, correspondant à des luminosités intégrées de 35.9 fb-1 et 41.5 fb-1, respectivement.Les modifications de l'intensité de signal, relative aux prédictions du Modèle Standard (MS), la masse et la largeur du boson de Higgs ainsi que les sections efficaces de production inclusives et différentielles sont mesurées. Tous les résultats sont en bon accord avec les prédictions du MS pour un boson de Higgs avec une masse de 125 GeV.Finalement, une mesure des modificateurs de l'intensité du signal est effectuée en combinant les données 2016 et 2017, pour un total de 77 fb-1. Une nouvelle fois, ces mesures sont en accord avec le MS. De nouvelles frontières sont désormais atteintes, les incertitudes statistiques et systématiques sont désormais d'égale contribution à l'incertitude totale sur les mesures inclusives de section efficace de production. / This thesis reports on measurements of Higgs boson properties in the four-lepton channel in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV with the CMS detector. Significant improvements in many aspects of the analysis are introduced. My contribution is twofold, improving the electron selection efficiency measurements and leading the analysis of data recorded in 2017 as the main author. Results of the analysis of Run II data are presented for two data sets recorded in 2016 and 2017, corresponding to integrated luminosities of 35.9 fb−1 and 41.5 fb−1, respectively. The signal strength modifiers relative to the standard model prediction, the mass and decay width of the boson, differential and inclusive cross sections are measured. All results are in good agreement with standard model expectations for a 125 GeV Higgs boson within the uncertainties. Finally, a measurement of the signal strength modifiers on combined 77.4 fb−1 of data collected in 2016 and 2017 is also performed and is again found to be compatible with the SM predictions. New frontiers are reached as the statistical and systematical contributions to the total uncertainty on the inclusive signal strength measurement are found to be of the similar size.

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