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Mesure de la masse du quark top au LHC avec le détecteur ATLAS

Equipe et responsable de groupe : Atlas responsable Philippe Schwemling

Directeur de thèse : Didier Lacour

Autres co-encadrants : Tristan Beau

tél : 01 44 27 41 93

e-mail : didier.lacour lpnhe.in2p3.fr

Titre : Mesure de la masse du quark top au LHC avec le détecteur ATLAS

Stage de pré thèse possible et souhaité

Contexte Le groupe de Paris est impliqué dans plusieurs thèmes de physique de l’expérience Atlas auprès du LHC et prépare les analyses des données. Un des thèmes du groupe concerne la physique du quark top avec comme objectifs les mesures de la section efficace de la masse. En 2009, une thèse dont le but était l’étude de faisabilité de la mesure de la masse du quark top en utilisant la méthode dite « des éléments de matrice » a été soutenue. Ce travail a montré que moyennant une bonne nominale du LHC, soit 14 TeV. La faisabilité de la mesure à 7 TeV est en cours d’étude.

Sujet proposé Avec les premières collisions du LHC, le sujet proposé est dans un premier temps de confirmer l’étude de faisabilité de mesure de la masse aux différentes configurations. Avec une énergie dans le centre de masse de 7 TeV, les performances de la méthode doivent être revues. Elle devrait cependant être très adaptée à des analyses avec peu de statistiques.

Le travail proposé consistera à tester et optimiser cette méthode de mesure sur les données réelles du LHC acquises durant l’ensemble de la prise de données à 7 TeV prévue pour s’achever en février 2011. Le paramètre à mesurer est la masse nue du quark top dans le canal électron-muon. Selon la règle de Fermi, la probabilité d’une désintégration est proportionnelle à la section efficace différentielle du processus qui décrit la désintégration. Il s’agira donc de calculer une probabilité événement par événement, pour le signal et le bruit de fond, en fonction d’un ou plusieurs paramètres. La densité de probabilité sera obtenue grâce à la convolution de l’élément de matrice du processus t\bar{t} par les fonctions de résolution du détecteur et en intégrant numériquement sur les quantités de l’espace des phases non mesurables (les impulsions des neutrinos). Ainsi, outre la nécessaire phase de compréhension du détecteur pour définir au mieux les fonctions de résolution, les différentes étapes de l‘analyse devront être mises en œuvre :

  • La sélection des événements basée sur l’identification et la reconstruction des leptons et la question de l’augmentation de l’efficacité d’identification des jets.
  • L’étude des différents bruits de fond dont la désintégration du Z en deux \tau est le principal et l’évaluation de l’impact du bruit de fond QCD.
  • La quantification des erreurs systématiques en évaluant les impacts de la radiation de l’état initial et final, des fonctions de densité des partons et de l’énergie d’échelle des jets.

.Les étapes décrites dans ce projet et donc l’ensemble de la chaîne d’analyse devraient être traités sur la grille de calcul dont le LPNHE est un des noeuds. Finalement, afin de tenir compte des opportunités qui pourraient se présenter ou des difficultés qui pourraient apparaître, de nombreuses orientations sur le thème de la physique du quark top restent possibles et ouvertes.

Lieu de travail : LPNHE - Paris

Déplacements éventuels : site du CERN à Genève

Documentation : http://atlas.web.cern.ch/Atlas/Collaboration/

Contact :

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