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Mesure des sections efficaces différentielles de production de bosons W et Z avec le detecteur ATLAS auprès du LHC

Responsable : Philippe Schwemling

tél : 01 44 27 74 72

e-mail : philippe.schwemling lpnhe.in2p3.fr

L’expérience ATLAS est installée auprès du collisionneur proton-proton LHC au CERN, à Genève. Les premières données de collisions proton-proton sont attendues à basse énergie pour la fin de l’année 2009, puis la première moitié de l’année 2010 verra la première période de prise de données à une énergie de 7 TeV dans le centre de masse, avec un volume de données de l’ordre de 200 pb^{-1}. Ce lot de données sera le premier d’une taille suffisante à une énergie suffisamment élevée pour permettre les premières mesures de physique intéressantes auprès du LHC. Le but principal du LHC est la recherche de nouvelle physique à l’échelle du TeV et la compréhension du mécanisme de génération des masses des particules. Cet objectif nécessite un volume de données nettement plus important que ce que le LHC pourra vraisemblablement délivrer au cours de ses premières années de fonctionnement.

Les premières centaines de pb^{-1}, qui seront acquises au cours des prochaines années, permettront de préparer la voie à la recherche, puis à l’étude de phénomènes nouveaux. Cette préparation passe par le développement d’outils et de méthodes de sélection de lots de données de bonne qualité d’objets lourds, à haute impulsion transverse, comme des bosons W et Z, dont la présence est la signature d’interactions fortement inélastiques ou de la désintégration d’objets lourds comme le quark top. La mesure des sections efficaces de production de tels événements permet d’ajuster avec précision les programmes de simulation et d’affiner nos connaissances sur le contenu en gluon du proton, crucial pour la prédiction précise de la production de particules nouvelles comme le boson de Higgs. Dans le même ordre d’idées, la recherche et l’étude des caractéristiques d’événements contenant une paire de bosons WW, WZ, Wgamma ou Zgamma permettra d’affiner notre compréhension de ces processus, dont les états finals constituent souvent des bruits de fond à des processus de physique nouvelle. Outre leur intérêt pour la préparation de la recherche de nouvelle physique, les lots de données contenant des paires de bosons WW, Wgamma, Zgamma, WZ permettront d’effectuer les premières mesures de paramètres du Modèle Standard, comme les couplages entre bosons vecteurs.

Le groupe du LPNHE a participé à la construction du calorimètre électromagnétique d’ATLAS. Il est présent dans le travail de compréhension des performances du détecteur, de mise au point et d’amélioration des algorithmes de reconstruction. Le travail de thèse portera dans un premier temps sur la mise en évidence de lots de W et Z en mettant l’accent sur l’utilisation des parties avant du calorimètre. En effet, ces parties avant, bien que situées dans un environnement difficile du fait du niveau de bruit de fond potentiellement élevé, permettent d’accroître significativement (environ 30%) le nombre de bosons Z et W détectés, et correspondent à une expertise en cours de développement au LPNHE. Les événements ainsi mis en évidence seront tout d’abord utilisés pour estimer l’uniformité de réponse du calorimètre à l’avant, puis pour mesurer les sections efficaces différentielles inclusives de production de W et de Z. La comparaison avec les prédictions des programmes de simulation permettra d’améliorer la compréhension des processus de production de ces particules, ce qui fera partie des résultats importants d’ATLAS obtenus avec les premières données du LHC

Collaboration : ATLAS

Lieu de travail : LPNHE - Paris

Déplacements : CERN (Suisse)

Documentation : http://lpnhe-atlas.in2p3.fr/Atlas/index.html

Contact : Philippe Schwemling, 01 44 27 74 72 ou philippe.schwemling lpnhe.in2p3.fr

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