Le Large Hadron Collider (LHC) au CERN à Genève délivrera bientôt des collisions avec une énergie jamais atteinte jusqu'alors dans un accélérateur de particules. Une énergie dans le centre de masse entre 10 et 14 TeV permettra de dépasser les frontières de la physique actuelle. Le détecteur ATLAS fera la chasse au boson de Higgs et recherchera une nouvelle physique au delà du modèle standard. Tout processus physique est décrit par sa section section efficace. Les détecteurs positionnés aux différents points de collision du LHC déterminerons les taux de comptage associés aux divers processus. Cependant, pour en déduire la section efficace associée, il faut connaître la luminosité. Pour l'expérience ATLAS, une mesure relative de la luminosité peut être fournie par quelques uns de ses sous-détecteurs. Cependant, pour calibrer ces détecteurs, une mesure absolue doit être effectuée. Le détecteur ALFA a été conçu pour mesurer le spectre de diffusion élastique qui permettra de déterminer la luminosité absolue et par la même occasion, la section efficace totale proton-proton fournissant ainsi un outils de calibration très précis, de l'ordre du %. Ces détecteurs, installés à 240 m de part et d'autre du point d'interaction sont appelés pots romains. Il s'agit d'un système mécanique permettant d'approcher un trajectographe à fibres scintillantes à une distance de l'ordre du millimètre du cœur du faisceau. La simulation de la mesure nécessite l'utilisation d'un logiciel de transport de particules chargées. Ce logiciel doit être soigneusement choisi car il sert à la détermination des protons perdus dans la séquence de l'accélérateur, entre le point d'interaction jusqu'aux détecteurs. L'impact des incertitudes systématiques qui affectent la mesure de la luminosité et de la section efficace totale est également déterminé en utilisant la simulation. Les détecteur ALFA opère dans un environnement complexe et en conséquence sa conception requiert une grande attention. Une large campagne de tests sur l'électronique front-end a été effectuée. L'analyses des données résultant de ces tests a permis de démontrer que toutes les exigences étaient remplies. A chaque avancement majeur dans la conception du détecteur, celui-ci doit être soumis à des tests en faisceau. Durant ces périodes, tous les aspects du détecteur sont étudiés. L'algorithme de reconstruction des traces, les méthodes pour extraire des données l'efficacité de détection ou encore le niveau de diaphonie sont autant de paramètres qu'il a fallu déterminer. Les conclusions de ces tests ont permis de valider les différents choix techniques effectués permettant ainsi le lancement de la fabrication en série des huit détecteurs utiles à la mesure. L'installation prévue courant 2011 permettra de mesurer la luminosité et la section efficace totale proton-proton courant 2012.

La sensibilité du détecteur LHCb au Higgs standard léger dans le canal H + (W,Z) -> bb{bar} + (ll{bar}, nu_l l) est étudiée. Une procédure de reconstruction des jets b a été mise en place. Après correction, la résolution de la distribution en masse des di-jets b est de (sigma_m)/(m_moyen) ~ 22%. La procédure d'identification mise en place sélectionne ~ 80% des jets b en rejetant ~ 99:5% des autres jets. Après réduction du bruit de fond en bb{bar} + l, on obtient, pour m_H = 120 GeV=c^2, une signification statistique du signal supérieure à 1 pour 4 ans de fonctionnement à une luminosité de 5.10^32 cm^-2 s^-1.

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.

ATLAS, une des quatre expériences opérant auprès du Grand Collisionneur de Hadrons, est conçue pour découvrir la pièce manquante du Modèle Standard de la physique des particules, le boson de Higgs et pour rechercher des signes d'une nouvelle physique à l'échelle du Teraélectron-volt. Le calorimètre électromagnétique, un des sous-système majeur d'ATLAS, utilise une technologie argon liquide avec une géométrie en accordéon. Ce détecteur fut testé, pendant la phase de construction, lors d'une série de tests en faisceaux, puis, après son installation, à l'aide de muons cosmiques. Les performances du calorimètre, telles que résolution en énergie, linéarité et uniformité, furent étudiées. Si une nouvelle physique est découverte au LHC, l'étape suivante sera de mettre en évidence les propriétés de la théorie sous-jacente. A partir de l'exemple du lagrangien supersymétrique à l'échelle du TeV, nous montrerons comment, grâce au programme SFitter, il est possible d'étudier un espace de vraisemblance de grande dimension et d'extraire les valeurs des paramètres de la théorie ainsi que leur domaine de vraisemblance. Nous discuterons en particulier la présence de maximums secondaires et les corrélations entre paramètres.

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.

<p>The ATLAS experiment is a general purpose experiment being constructed at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN, Geneva. ATLAS is designed to exploit the full physics potential of LHC, in particular to study topics con- cerning the Higgs mechanism, Super-symmetry and CP violation. The cross sections for the processes under study are extremely small, requiring very high luminosity colliding beams. The SemiConductor Tracker (SCT) is an essential part of the Inner Detector tracking system of ATLAS. The active elements of the SCT is 4088 detector modules, tiled on four barrel cylinders and eighteen endcap disks. As a consequence of the high luminosity, the detector modules will operate in a harsh radiation environment. This the- sis describes work concerning radiation hardness, beam test performance and methods for production testing of detector modules. The radiation hardness studies have been focused on the electrical performance of the front-end ASIC and the detector module. The results have identifed features of the ASIC failing after irradiation and conrmed the good performance of the re-designed ASIC. The beam tests have been performed in the late prototyping and the pre-production phase, verifying the specied performance of the detector modules. Special effort have been made to evaluate the performance of irradiated detector modules. The assembly, quality assurance and characterisation of the detector modules will be done in the collaborating institutes. The thesis reports on methods developed for use during the production, to assess the electrical performance.</p>

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The ATLAS experiment is a general purpose experiment being constructed at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN, Geneva. ATLAS is designed to exploit the full physics potential of LHC, in particular to study topics con- cerning the Higgs mechanism, Super-symmetry and CP violation. The cross sections for the processes under study are extremely small, requiring very high luminosity colliding beams. The SemiConductor Tracker (SCT) is an essential part of the Inner Detector tracking system of ATLAS. The active elements of the SCT is 4088 detector modules, tiled on four barrel cylinders and eighteen endcap disks. As a consequence of the high luminosity, the detector modules will operate in a harsh radiation environment. This the- sis describes work concerning radiation hardness, beam test performance and methods for production testing of detector modules. The radiation hardness studies have been focused on the electrical performance of the front-end ASIC and the detector module. The results have identifed features of the ASIC failing after irradiation and conrmed the good performance of the re-designed ASIC. The beam tests have been performed in the late prototyping and the pre-production phase, verifying the specied performance of the detector modules. Special effort have been made to evaluate the performance of irradiated detector modules. The assembly, quality assurance and characterisation of the detector modules will be done in the collaborating institutes. The thesis reports on methods developed for use during the production, to assess the electrical performance.

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.