The measurement of the shape of the Z boson rapidity distribution for drell-yan events at a center-of-mass energy of 1.96 TeV is presented in this thesis. Data collected with the D0 detector during the whole RunII period of the Fermilab Tevatron proton-antiproton collider are used. By using these data with an integrated luminosity of up to L = 9.86~$fb^{-1}$, the uncertainties on the rapidity distribution in the forward region are significantly reduced compared with previous measurements. The measurement is made for events with electron-positron mass 66 < M(ee) < 111 GeV. Predictions of Next-to-Leading-Order(NLO) QCD theory with CTEQ and MSTW parton distribution functions (PDFs) are found to agree well with the data over the full rapidity range.

No description available.

Deux analyses de physique des particules à hautes énergies sont présentées dans ce manuscrit de thèse, utilisant des événements avec deux leptons de charges opposées et de l'énergie transverse manquante. Ces événements sont sélectionnés parmi 9.7 fb-1 de données totales de collisions pp enregistrées par le détecteur DØ auprès du collisionneur TeVatron du Fermilab à √s=1.96 TeV.La première analyse est la recherche du boson de Higgs se désintégrant en H→WW→μνμν. Aucun excès significatif au-dessus de l'attente pour le bruit de fond n'est observé.Des limites supérieures sur la section efficace de production du boson de Higgs sont donc calculées dans le cadre du modèle standard mais aussi dans l'hypothèse de l'existence d'une quatrième génération de fermions et dans le contexte de couplages fermiophobiques du boson de Higgs.Pour valider la méthodologie de cette recherche, la section efficace de production de la paire de bosons W est mesurée.La seconde analyse est la mesure de l'asymétrie avant-arrière de production de la paire tt. Il s'agit de la première mesure dans le canal dileptonique de l'expérience DØ. Dans ce contexte, une méthode inédite de reconstruction de la cinématique de la paire est utilisée (méthode des éléments de matrice) pour donner une mesure brute de l'asymétrie avant-arrière. A l'aide d'une méthode de calibration dédiée, nous donnons une mesure finale de AFB=18.0 ± 6.0 (stat) ± 3.3 (syst). / Two high energy particle physics analyses are presented in this PhD report using events with two leptons oppositely charged and with missing transverse energy. These events are selected using 9.7 fb-1 of total pp collisions data collected with the DØ detector at the TeVatron at √s=1.96 TeV.The first analysis is the research of the Higgs boson decaying in the H→WW→μνμν channel. No significant excess above the background prediction is observed.Upper limits on Higgs boson production cross-section are computed in the standard model framework but also in the 4th generation of fermions and in the fermiophobic coupling to Higgs boson hypotheses. In order to validate the research methodology, the W boson pair production cross-section is measured.The second analysis is the measurement of the forward-backward asymmetry of the tt pair production. This is the first measurement in the dileptonic channel at DØ experiment. In this context, a new tt pair kinematic reconstruction is used (matrix element method) to give a raw measurement of the forward-backward asymmetry. Thanks to a dedicated calibration method, we give a final measurement of AFB=18.0 ± 6.0 (stat) ± 3.3 (syst).

Doctor of Philosophy / Department of Physics / Yurii Maravin / In this Dissertation I present a detailed study of ppbar->WZ production using fully leptonic decays of W and Z bosons with electrons and muons in the final state. Data used for the study were collected by the D0 detector at the Fermilab proton-antiproton collider with a center-of-mass energy of 1.96 TeV and correspond to 4.1 fb[surepscript]-1 of integrated luminosity. The most precise measurement of the WZ production cross section is obtained and found to be in a good agreement with the standard model prediction. I also present a search for new phenomena in the WZ production by investigating the coupling between W and Z bosons and by searching for new charged particles that can decay into WZ boson pair. No evidence for new physics is found, and the most stringent limits are set on the anomalous WWZ coupling parameters and masses of charged resonances. This result also sets the stringest limit on one of the possible sources of electroweak symmetry breaking, a low-scale Technicolor with a typical heavy techni-pion hypothesis.

Le but premier de la physique des hautes énergies est d'améliorer notre connaissance de la structure fondamentale de la matière, et notamment des particules qui constituent le monde. L'une d'entre elles est le quark top, qui fut découvert en 1995 par les collaborations CDF et DØ auprès du collisionneur protons-antiprotons Tevatron. Un des buts principaux du Tevatron a été depuis l'étude fine des propriétés du quark top, et en particulier de la section efficace de production de paires top-antitop. Différentes analyses ont été menées dans les canaux leptons (μ,e,tau) + jets, dileptons, et tout hadronique afin de déterminer le plus précisément possible les valeurs de ces paramètres, et ainsi de tester la validité du Modèle Standard. Le but principal de cette thèse est de vérifier une des prédictions théoriques du Modèle Standard de la physique des particules, à savoir la section efficace de production top-antitop auprès du collisionneur Tevatron. Le canal étudié est constitué d'un muon, d'un lepton tau, de leurs neutrinos associés, et de deux jets de quark b (l'un d'entre eux provenant d'un quark b, l'autre d'un anti-quark b. La reconstruction et l'identification des jets, des muons, des leptons taus (en particulier par l'utilisation d'un réseau de neurones dédié), et l'étiquetage des jets de b, représentent les éléments fondamentaux de cette étude. Au final, un bon accord entre les données et la simulation Monte Carlo est obtenu à la dernière étape de cette analyse. En outre la mesure finale et la prédiction théorique au niveau NLL+NLO du calcul des perturbations sont compatibles.

L'origine de la brisure de la symétrie électrofaible est une des questions qui reste en suspens en ce début de XXIe siècle. Imaginé dans les années 60, le mécanisme de Higgs offre une solution théorique à ce problème tout en prédisant une nouvelle particule, le boson de Higgs, non encore découverte à ce jour.<br />Celui-ci a été recherché avec le détecteur D0 auprès du collisionneur hadronique Tevatron dont l'énergie dans le centre de masse est de 1.96 TeV. Le canal d'analyse choisi est $ZH\to\nunub\bbb$.<br />Afin de mener à bien cette recherche, une optimisation des conditions de déclenchement spécifiques aux signaux dont l'état final est constitué de jets et énergie transverse manquante a été effectuée. De plus, un outil a été mis au point pour en mesurer les efficacités.<br />Une détermination précise de l'énergie des jets est également un ingrédient indispensable de cette recherche. Une méthode a donc été développée afin de corriger les jets simulés des différences d'échelle d'énergie, de résolution en énergie et d'efficacité de reconstruction entre les données et la simulation.<br />L'analyse des données, effectuée avec une luminosité intégrée de 2.1 fb$^{-1}$, n'a pas permis de mettre en évidence un signal. Pour un boson de Higgs de masse égale à 115 GeV, une limite à 95\% de niveau de confiance a été déterminée sur la section efficace multipliée par le rapport de branchement de $(p\bar{p}\to H(Z/W))\times(H\to b\bar{b})$. Elle est 7.5 fois plus grande que la valeur prédite par le Modèle Standard.

Depuis le démarrage du Run IIa du Tevatron en 2001, l'expérience DØ enregistre les produits de collisions p¯p à une énergie dans le centre de masse de 1,96TeV. Tout d'abord, les travaux de développement d'une carte électronique pour le système de déclenchement de niveau 2 de DØ sont présentées. Ces cartes ont été installées en 2003 et fonctionnent parfaitement depuis cette date. Les performances de la reconstruction de l'énergie transverse manquante (/ ET) sont ensuite décrites. Cette quantité est importante en collisionneur de hadrons notamment pour les recherches de nouvelles particules. Enfin, les squarks et les gluinos, partenaires supersymétriques des quarks et des gluons, seraient les particules supersymétriques les plus abondamment produites au Tevatron si leur masse est suffisamment faible. Ces particules ont été recherchées dans 0,96 fb-1 de données enregistrées par DØ lors du Run IIa. L'état final considéré est celui composé de jets et d'une grande énergie transverse manquante. Les nombres d'événements observés sont en bon accord avec les prédictions du modèle standard. Des limites inférieures à 95% de niveau de confiance sur la masse des squarks et des gluinos ont été obtenues dans le cadre du modèle mSUGRA. Les contributions à d'autres analyses des données de DØ sont également décrites. Ces analyses sont la recherche des leptoquarks de première génération et des squarks dans la topologie jets+t(s)+/ ET . La possibilité d'interpréter les résultats des analyses jets+/ ET dans un modèle "Little Higgs" est alors discutée.

Le mécanisme de Higgs fournit au Modéle Standard une théorie de l'origine de la masse des bosons de jauge et des fermions élémentaires. Le boson de Higgs n'a pas encore été découvert, mais une limite inférieure à sa masse a été posée à 114,4 GeV à 95% de niveau de confiance par les collaborations Lep. La recherche du Higgs continue maintenant au Tevatron, un collisionneur proton - anti-proton d'énergie dans le centre de masse de 1,96TeV. À basse masse le canal le plus sensible est la production associée d'un Higgs avec un boson W. Une analyse a été conduite dans le canal de désintégration dans lequel le Higgs donne une paire bb et le W se désintègre en un muon et un neutrino sur 1 fb-1 de données du Run II enregistrées par le détecteur DØ. L'analyse s'appuie sur tous les sous-systèmes du détecteur, tout particulièrement sur le calorimètre qui est un élément essentiel pour la reconstruction du système bb. Une bonne trajectographie et un réseau de neurones d'identification des jets de b fournissent un étiquetage des b performant, ce qui est crucial pour cette analyse. La résolution en énergie des jets étant de première importance lorsqu'on recherche une résonance de deux jets, un travail d'amélioration de la calibration en énergie des jets qui présentent un muon et un neutrino dans leur chaîne de désintégration a également été conduit. L'analyse WH est effectuée sur des évènements à topologie de type W + 2 jets et W + 3 jets. Des évènements contenant un muon, de l'énergie transverse manquante et deux ou trois jets sont sélectionnés ; les jets sont ensuite étiquetés selon leur saveur. Les canaux simplement et doublement étiquetés sont analysés séparément afin d'obtenir une sensibilité plus importante. L'introduction d'une séparation signal / bruit de fond par réseau de neurones a également permis d'augmenter la sensibilité. Cette recherche d'un boson de Higgs standard a été effectuée pour une masse du Higgs s'étalant entre 100 et 150 GeV. Des limites supérieures sur la section efficace de production multipliée par le rapport d'embranchement sont calculées. Pour une masse du Higgs de 115 GeV, la limite supérieure est de 2,00 pb à 95% de niveau de confiance dans le canal WH to munubb et de 1,37 pb si l'on combine les canaux WH to munubb et WH to enubb, à comparer à la valeur théorique de 0,136 pb. Ces résultats ont été soumis pour publication et sont utilisés dans la combinaison globale des analyses de recherche du Higgs par les collaboration Cdf et DØ.

Même si le modèle standard de la physique des particules est en parfait accord avec les mesures expérimentales, il n'est certainement pas la théorie ultime décrivant les particules et leurs interactions. Des signaux de nouvelle physique, pouvant être dus à la production par paire de leptoquarks se désintégrant en un quark et un neutrino ou à la production par paire de stops se désintégrant en un quark charmé et un neutralino (supposé être la particule supersymétrique la plus légère), ont été recherchés dans la topologie à jets et énergie transverse manquante. Ces recherches ont été effectuées avec le détecteur D0 situé auprès du collisionneur hadronique TeVatron dont l'énergie dans le centre de masse est de 1.96 TeV.<br />Ce type de recherche nécessite une bonne compréhension de la mesure de l'énergie des jets. La détermination de l'échelle relative d'énergie des jets a permis de réduire les erreurs systématiques liées à la mesure de l'énergie des jets lorsque l'on compare les données et la simulation. De plus, une nouvelle méthode de correction des jets simulés a été développée pour tenir compte des différences d'échelle d'énergie, de résolution en énergie et d'efficacité de reconstruction des jets entre les données et la simulation. <br />L'analyse des données, effectuée avec une luminosité intégrée de 310 pb$^{-1}$, n'a pas permis de mettre en évidence un excès. Cette absence de signal est interprétée en terme de limite sur la masse des particules : les leptoquarks de masse inférieure à 136 GeV et les stops de masse inférieure à 131 GeV, pour une masse de neutralino égale à 46 GeV, sont exclus avec un niveau de confiance de 95%.

Ce travail présente une mesure de la section efficace inclusive de production des jets dans l'expérience DØ. Cette section efficace est déterminée en fonction de l'impulsion transverse des jets et dans plusieurs domaines en rapidité. Elle est sensible à la structure du proton et joue ainsi un rôle important dans la détermination des fonctions de distribution des partons (PDF), notamment celle du gluon pour des grandes fractions d'impulsion du proton. La mesure, qui est présentée en détail, donne les premières valeurs pour le Run II de la section efficace et ses incertitudes dans plusieurs domaines en rapidité, pour une luminosité intégrée de 143 pb-1. Les résultats obtenus sont, au vu de leur incertitude, en bon accord avec les prédictions théoriques ne laissant pas présager de phénomènes nouveaux. Ce travail met en évidence les points de compréhension du détecteur à améliorer pour atteindre le degré de précision du Run I et apporter des contraintes pour la détermination des PDF.