Cette thèse consiste en une étude de la production exclusive de di-pions (π+π-) et di-électrons (e+e-) associée avec la formation d’un deuton dans la réaction quasi-libre neutron+proton aux moyens de faisceaux de deutons à une énergie cinétique de 2.5 GeV. La mesure a été effectuée à GSI (Darmstadt) en utilisant le spectromètre HADES installé sur le synchroton SIS18. L’étude est motivée par l’observation par HADES d’un excès dans la production inclusive de di-électrons dans les réactions neutron-proton par rapport à la réaction proton-proton à la même énergie nominale. Ce résultat a mis fin au problème de longue date de la production inexpliquée de di-électrons mesurée dans les collisions d’ions lourds. L’ analyse combinée des deux canaux est justifiée par les prédictions de modèles qui suggèrent que la production de ρ « hors-couche » est une source significative de paires e+e-.Les composants du détecteur, l’identification de particules, la reconstruction de l’impulsion et la sélection du canal sont décrits et expliqués en détail. Les sections efficaces différentielles pour la production de di-pions et di-électrons mesurées dans l’acceptance d’HADES sont présentées et comparées aux prédictions des modèles. En particulier, pour le canal de di-pions, les masses invariantes des systèmes de di-pions et deuteron-di-pions sont comparées au modèle décrivant les données de l’expérience WASA. Les sources conventionnelles de production de di-pions, comme la décroissance de deux résonances Δ(1232) ou d’une résonance N(1440), ne décrivent pas les données d’HADES et réclament d’autres contributions, comme par exemple la formation d’un di-baryon. Cependant, l’existence de ce processus, bien qu’en bon accord quantitatif avec nos données, n’a pas pu être prouvée sans ambiguité dans le cadre de cette analyse. Dans le canal de di-électrons, une valeur limite de 49 nb a pu être extraite pour la réaction : np→pd→γ* d→ e⁺e⁻d. De plus, il est montré que la prise en compte du canal pn→ ΔΔ→ ppn→e⁺e⁻pn améliore de façon significative la description des données d’HADES. / The main subject of this work is a study of the exclusive di-pion (π+π-) and di-electron (e+e-) production associated with deuteron formation in a quasi-free neutron+proton reaction by means of deuteron beams with kinetic energy of 2.5 GeV. The measurement was conducted at GSI, Darmstadt exploiting the HADES spectrometer operating on SIS18 synchrotron. The study was motivated by the observation of the yield excess in the inclusive di-electron production in neutron-proton over the proton-proton collisions at the same nominal energy measured by the HADES and solving the long standing puzzle of the unexplained di-electron yield measured in heavy ion collisions. The relevance of the combined analysis of the two channels follows from predictions of model calculations suggesting a significant contribution to the e+e- yield from off-shell ρ meson production. Furthermore, the results on di-pion production provide valuable verification of the di-baryon formation, recently reported by WASA collaboration, in the complementary phase space region covered by the HADES.Detector components, particle identification, momentum reconstruction and the channel selection are described and explained in details. Differential cross sections for the di-pion and dielectron production, within the HADES acceptance, are presented and compared to model predictions. In particular, for the di-pion channel, the di-pion and deuteron-di-pion invariant mass distributions are compared to the model describing data from the WASA experiment. It is shown that conventional sources of di-pion production, like double Δ(1232) and N*(1440) decays do not describe HADES data and call for additional contributions, like for example di-baryon formation. However, the production of the latter one, though in quantitative agreement with our data, could not be unambiguously proven by the presented analysis. In the dielectron channel, an upper limit of 49 nb has been extracted for the np→pd→γ* d→ e⁺e⁻d reaction. Furthermore, it has been shown that inclusion of the recently suggested: pn→ ΔΔ→ ppn→e⁺e⁻pn improves significantly the description of the HADES dielectron data.

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).

<p>A generator-level study of dilepton ttbar events to search for light charged Higgs bosons at the LHC is presented with the aim of finding a new variable to discriminate between charged Higgs signals and Standard Model signatures. The spin effects in leptonic decays of H^± and W bosons are studied and a new angular distribution is identified as a discriminating variable. Studies are performed for different charged Higgs masses at two different center ofmass energies. Monte Carlo samples of Z+jets production are also used to test the analysis.</p>

A generator-level study of dilepton ttbar events to search for light charged Higgs bosons at the LHC is presented with the aim of finding a new variable to discriminate between charged Higgs signals and Standard Model signatures. The spin effects in leptonic decays of H± and W bosons are studied and a new angular distribution is identified as a discriminating variable. Studies are performed for different charged Higgs masses at two different center ofmass energies. Monte Carlo samples of Z+jets production are also used to test the analysis.

La campagne du LHC dans les premières années de prise de données a été un succès. La prise de données 2011 a permis d'enregistrer plus de $5~ifb$ de données à $sqrt{s} = 7$~TeV avec l'expérience ATLAS. Dans le travail présenté dans cette thèse l'ensemble de données 2011 est utilisé pour les différentes études. Cette thèse est organisée en cinq chapitres. Dans le premier chapitre est présenté une introduction théorique au modèle standard (MS) et son extension éventuelle la Technicouleur (TC). Le deuxième chapitre donne un aperçu du LHC et du détecteur ATLAS. Dans le troisième chapitre l'analyse temporelle des canaux de lecture du calorimètre à argon liquide est rapportée. Un alignement temporel de l'ensemble du calorimètre permet la synchronisation du système de lecture du détecteur avec l'horologe du LHC et est également utilisé dans des analyses de physique telles que celles pour la recherche de particules à longue durée de vie. Dans le cadre de recherches de nouvelle physique une excellente capacité identification des électrons avec un rendement élevé est nécessaire sur une gamme d'énergie étendue. Le quatrième chapitre de cette thèse présente les mesures d'efficacité du trigger (systeme de déclenchement ) et d'identification des électrons en utilisant les événements Zee . Enfin le dernier chapitre décrit la recherche de résonances à grandes masses dans le canal diélectron, ceci dans les cadre de deux scénarios différents, la Technicouleur "Low-scale" et la Technicouleur "Minimal Walking". L'importance de l'excès potentiel des événements TC par rapport aux prédictions du MS est évaluée dans la distribution de masse invariante dilepton. En l'absence d'écart significatif par rapport aux prédictions du MS des limites avec un niveau de confiance de 95% sont fixées sur la section transversale et sur la masse de résonance. / The LHC campaign in the first years of data taking was successful. The 2011 run has allowed to record more than $5~ifb$ of data at $sqrt{s} = 7$~TeV with the ATLAS experiment. In the work presented in this this thesis the whole 2011 data set is used to performed different studies. This thesis is organized in five chapters. In the first chapter is presented a theoretical introduction to the Standard Model (SM) and to one of its possible extension the TechniColor (TC). The second chapter gives an overview of the LHC complex and of the ATLAS detector components. In the third chapter the timing analysis %performed with the 2011 collision data on all the readout channels of the Liquid Argon Calorimeter is reported. A precise timing alignment over the whole calorimeter is used to synchronize the detector readout system with the LHC bunch crossing and has also application in some physics analysis such as those looking for long lived particles. In the searches for new phenomena an excellent electron identification capability, with high efficiency and high jet rejection rate, is required over a broad energy range. The fourth chapter of this thesis presents the measurements of the trigger and the identification electron efficiency using Zee events. % observed on the ATLAS data set acquired in 2011.. Finally the last chapter describes a search for resonant deviations from the Standard Model in the high masses of the dielectron spectrum within two different Technicolor scenarios the Low-scale Technicolor and the Minimal Walking Technicolor. The significance of potential excess of the TC candidate events over the SM background expectation is evaluated in the dilepton invariant mass distribution. In the absence of any significant signal 95% confidence level limits are set on the cross section and on the resonance mass.

No description available.

La mise en évidence de leptoquarks (LQ) serait la preuve de l'existence de théories complémentaires du Modèle Standard (MS). La recherche de leptoquarks de premiére génération présentée dans cet ouvrage a été efféctuée par l'analyse d'un lot de 1.02 fb-1 de données de D0 pour des états fiénals composés de deux électrons et de deux jets légers. En l'absence d'excés d'événements par rapport aux prévisions du MS, nous avons pu exclure les masses de LQ scalaire jusqu' à 292 GeV et des masses de LQ vecteurs de 350 à 458 GeV, selon le type de couplage LQ-l-q. à L'importance de la mesure de l'énergie des jets a motivé une étude des bruits de fonds instrumentaux corrélés au calorimétre ainsi que l'étude de la résolution sur l'énergie des gerbes hadroniques d'événements photon + jets

This thesis presents the results of a comparison between collision data and simulations based on Monte Carlo methods. The experimental dataset consists of $20.3\,\mathrm{fb}^{-1}$ of proton-proton collision data at $\sqrt s = 8\tev$ collected during 2012 by the ATLAS experiment located at the Large Hadron Collider. The final state used is $e\mu + \mathrm{jets}$. Four regions are defined, pretag ($\geq0$ jets, $\geq0$ $b$-jets), $\geq1$-tag ($\geq1$ jets, $\geq1$ $b$-jets), $\geq2$-jet ($\geq2$ jets, $\geq0$ $b$-jets), and 2-tag ($\geq2$ jets, 2 $b$-jets). Data and simulations are consistent in all regions considered.

Les travaux présentés au sein de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de la mesure de la masse du quark top dans le canal de désintégration électron-muon. Cette mesure expérimentale est réalisée à l'aide de la méthode des éléments de matrice et à partir des événements produits par le LHC à une énergie dans le centre de masse de 8 TeV et enregistrés par le détecteur ATLAS en 2012. Après une introduction du contexte phénoménologique associé au modèle standard et à la physique du quark top, une description du détecteur ATLAS, de la simulation et de la reconstruction des événements de collisions est donnée. La première analyse présentée a été réalisée en début de thèse et estime l'impact qu'a l'installation d'une nouvelle couche de pixels dans le détecteur ATLAS, au plus proche du point de collision, sur les performances d'étiquetages des jets de b lors de prises de données à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV enregistrées à partir de 2015. La seconde partie est consacrée à la mesure de la masse du quark top. Après avoir décrit la sélection à laquelle cette analyse est liée, l'étalonnage de la méthode des éléments de matrice est présenté. La masse du quark top mesurée est :m_top = 172,40 ± 0,35 (stat.) ± 1,12 (syst.) GeV.Cette mesure est obtenue avec une précision de 0,64% et est compatible à la fois avec la combinaison mondiale de la masse du quark top et avec les mesures récentes publiées par la collaboration ATLAS. / The work presented in this thesis lies within the scope of the measurement of the top quark mass in the decay channel electron-muon. This experimental measurement is achieved by the use of the matrix element method with events produced at LHC at a centre of mass energy of 8 TeV and collected by the ATLAS detector in 2012. After introducing the theoretical context of the Standard Model and the physics of the top quark, a detailed description of the ATLAS detector design and of both the event simulation and reconstruction is given. The first analysis presented was done during the beginning of the thesis and focuses on the impact of the insertion of an innermost new pixel layer in the ATLAS detector on the b-tagging performance during the data taking starting in 2015 with an centre of mass energy of 13 TeV. The second part of the thesis is dedicated the top quark mass measurement. After reviewing the selection procedure to which the analysis is linked, the calibration of the matrix element method is presented. The top quark mass is measured as :m_top = 172,40 ± 0,35 (stat.) ± 1,12 (syst.) GeV.This measurement is obtained with a precision of 0.64% and is compatible with both the World combination of the top quark mass and with recent measurements published by the ATLAS collaboration.

Coloured final states are ubiquitous at hadron colliders such as the Large Hadron Collider (LHC). Therefore understanding high energy perturbative quantum chromodynamics (QCD) at these experiments is essential not only as a test of the Standard Model, but also because these processes form the dominant background to many searches for new physics. One such `standard candle' is the production of a dilepton pair in association with dijets. Here we present a new description of this final state (through the production of a Z⁰ boson and γ*). This calculation adds to the fixed-order accuracy the dominant logarithms in the limit of large partonic centre-of-mass energy to all orders in the strong coupling αs. This is achieved within the framework of High Energy Jets. This calculation is made possible by extending the high energy treatment to take into account the multiple t-channel exchanges arising from Z⁰ and gamma* -emissions off several quark lines. The correct description of the interference effects from the various t-channel exchanges requires an extension of the subtraction terms in the all-order calculation. We describe this construction and compare the resulting predictions to a number of recent analyses of LHC data. The description of a wide range of observables is good, and, as expected, stands out from other approaches in particular in the regions of large dijet invariant mass and large dijet rapidity spans. In addition we also present the application of the High Energy Jets framework to two new experimental scenarios. Firstly, we show a comparison of High Energy Jets matched to the ARIADNE parton shower to an ATLAS study of gap activity in dijet events. We see that our description agrees well with the data throughout and in many distributions gives the best theoretical description. This shows the extra logarithmic corrections are essential to describe data already in LHC Run I. Secondly, we present a study of Z⁰/γ* plus dijets at 100 TeV. We compare the behaviour of the high energy logarithmic enhancements to the QCD perturbative series at 7 TeV and 100 Tev and see that at any high energy hadronic Future Circular Collider (FCC) the effects described by our resummation become significantly more important.