Dans ce document, je présente mes contributions à une première mesure de la masse du boson W au LHC, exploitant 4.7 fb⁻¹ de données à 7 TeV, collectées en 2011. Je me concentre surtout sur le canal électronique, W → eν. Dans la première partie, j’aborde des études de performance du calorimètre électromagnétique d’ATLAS, proposant une méthode innovante de correction des profils latéraux de dépôt d'énergie des électrons. Des études de différentes versions de Geant4 sont également abordées. Dans la deuxième partie, je détaille mes contributions après avoir introduit la méthode globale de mesure de la masse du boson W adoptée par ATLAS : je présente dans un premier temps le calcul d’incertitudes systématiques introduites par la modélisation des gerbes de partons dans Pythia8, et une optimisation de l’intervalle d’ajustement en utilisant l’impulsion transverse du lepton, dans le but de réduire les incertitudes correspondantes. Dans un deuxième temps, je présente une estimation de bruit de fond provenant de jets de partons, dans le canal W → eν, en développant une méthode basée sur les données, ainsi que les résultats correspondants, en termes de nombre d’événements et de fractions par rapport aux données. Les incertitudes sur la masse du W provenant de cette méthode sont aussi détaillées. Enfin, un état de l’art de l’analyse est montré, en détaillant les incertitudes dans le canal électronique, en fonction de la pseudo-rapidité et du bruit d’empilement. / In this document, I present my contributions to a first measurement of the W-mass in the LHC using 4.7 fb⁻¹ of 7 TeV data, taken in 2011. I focus on the electron decay channel, W → eν. In the first part, I discuss a study regarding the performance of the electromagnetic calorimeter of the ATLAS detector, presenting a novel method to correct the lateral profiles of electron energy deposit, along with various studies of the different Geant4 physics lists versions. In the second part, I introduce the global methodology for the W-mass measurement used in ATLAS, and discuss my contributions in details. I show in a first step the assessment of uncertainties coming from the parton shower modeling in Pythia8, and the optimization of the lepton's transverse momentum fitting range in order to reduce the systematic uncertainty. In a second step, I present an elaborate data-driven method for the estimation of the multijet background in the W → eν channel, as well as the corresponding results in terms of event yields and fractions with respect to the signal data. The corresponding uncertainties on the W-mass are also shown. Finally, I show the state of the art of the analysis, by gathering the full breakdown of the uncertainties, in bins of pseudorapidity and average pileup.

Cette thèse décrit une mesure de la masse du boson W avec le détecteur ATLAS. La mesure exploite les données enregistrées par ATLAS en 2011, a une énergie dans le centre de masse de 7 TeV et correspondant à une luminosité intégrée de 4.6 inverse femtobarn. Les mesures sont faites par ajustement aux données de distributions en énergie transverse des leptons charges et en masse transverse du boson W obtenues par simulation, dans les canaux électron et muon, et dans plusieurs catégories cinématiques. Les différentes mesures sont en bon accord et leur combinaison donne une valeur de m_W = 80371.1 ± 18.6 MeV. La valeur mesurée est compatible avec la moyenne mondiale des mesures existantes, m_W = 80385 ± 15 MeV, et l'incertitude obtenue est compétitive avec les mesures les plus précises réalisées par les collaborations CDF et D0. / This thesis describes a measurement of the W boson mass with the ATLAS detector based on the data-set recorded by ATLAS in 2011 at a centre-of-mass energy of 7 TeV, and corresponding to 4.6 inverse femtobarn of integrated luminosity. Measurements are performed through template fits to the transverse momentum distributions of charged leptons and to transverse mass distributions of the W boson, in electron and muon decay modes in various kinematic categories. The individual measurements are found to be consistent and their combination leads to a value of m_W = 80371.1 ± 18.6 MeV. The measured value of the W boson mass is compatible with the current world average of m_W = 80385 ± 15 MeV. The uncertainty is competitive with the current most precise measurements performed by the CDF and D0 collaborations.