Evidence for a Standard Model Higgs boson like particle decaying into four leptons with the CMS detector
Institution:
Palaiseau, Ecole polytechniqueDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis reports the discovery of the new boson recently observed at a mass near 125 GeV in the CMS experiment at CERN. The measurements of the properties of the new boson are reviewed. The results are obtained from a comprehensive search for the standard model Higgs boson in the H → ZZ decay channel, where both Z bosons decay to electron or muon lepton pairs. The search covers Higgs boson mass hypotheses in the range 110 < mH < 1000 GeV. The analysis uses proton-proton collision data recorded by the CMS detector at the LHC, corresponding to integrated luminosities of 5. 1 fb^−1 at sqrt(s) = 7 TeV and 12. 2 fb^−1 at sqrt(s) = 8 TeV. The new boson is observed with a local significance above the expected background of 4. 5 standard deviations. The signal strength μ, relative to the expectation for the standard model Higgs boson, is measured to be μ = 0. 80+0. 35-0. 28 at 126 GeV. A precise measurement of its mass has been performed and gives 126. 2 ± 0. 6 (stat) ±0. 2 (syst) GeV. The hypothesis 0+ of the standard model for the spin J = 0 and parity P = +1 quantum numbers is found to be consistent with the observation. The data disfavour the pseudoscalar hypothesis 0− with a CLs value of 2. 4%. No other significant excess is found, and upper limits at 95% confidence level exclude the ranges 113-116 GeV and 129-720 GeV while the expected exclusion range for the standard model Higgs boson is 118-670 GeV. A special emphases throughout the thesis has been put on lepton isolation. Lepton isolation being one of the key observables for the discovery is highly susceptible to pile-up conditions of the LHC machine. This thesis establishes a robust method to marginalize the effect of pile-up on isolation. The method is now used across different analysis in CMS. A special attention has also been put on measurements of the efficiencies of lepton identification, isolation and impact parameter requirements directly from data using leptonic decays of Z boson. The measurements were used to produce final per lepton scale factors when calculating the significance of excess of four lepton events
Abstract FR:
Cette thèse présente la mise en évidence dans l'expérience CMS d'un nouveau boson dans la voie H→ZZ et la contribution à la découverte de ce nouveau boson à une masse proche de 125 GeV dans l'expérience CMS au CERN. La mesure des propriétés est passée en revue. Les résultats sont obtenus par une analyse inclusive du canal H→ZZ→ 4l , i. E. Où chacun des bosons Z se désintègre en une paire de leptons (l ), électrons ou muons. La recherche du boson de Higgs couvre toutes les hypothèses de masse dans le domaine 110 < mH < 1000 GeV. L'analyse utilise les données de collisions proton-proton enregistrées par le détecteur CMS au collisionneur LHC, correspondants à des luminosités intégrées de 5. 1 fb^−1 a sqrt(s) = 7 TeV et 12. 2 fb^−1 at sqrt(s) = 8 TeV. Le nouveau boson est observé avec une signifiance statistique au-desus du bruit de fond attendu de 4. 5 écarts standards. L'intensité du signal μ, normalisé à l'attendu pour le boson de Higgs du modèle standard, est mesuré à une valeur de μ = 0. 80+0. 35-0. 28 a 126 GeV. Une mesure précise de la masse du nouveau boson a été effectué et donne 126. 2 ± 0. 6 (stat) ±0. 2 (syst) GeV. L'hypothèse d'un boson scalaire 0+ est en accord avec l'observation. Les données expérimentales défavorisent l'hypothèse pseudoscalaire 0− avec CLs de 2. 4%. Aucun autre excès significatif n'est observé, et des limites supérieures d'exclusions sont obtenues à 95% de niveau de confiance pour les domaines 113-116 GeV et 129-720 GeV, alors que la domaine d'exclusion attendue en absence du boson de Higgs est de 118-670 GeV. Pour cette thèse, une emphase particulière a été mis sur l'isolation des leptons. L'isolation des leptons fait parties des observables clefs sur le chemin de la découverte. En même temps, l'isolation est très sensible aux conditions pile-up de la machine LHC. Cette thèse établit une méthode robuste qui permet de marginaliser l'effet de pile-up sur l'isolation. La méthode est maintenant utilisée à travers les différentes analyses de CMS. Une attention particulière a également été mis sur les mesures de l'efficacité de l'identification des leptons, l'isolation et le paramètre d'impact directement à partir de données à l'aide désintégrations leptoniques de boson Z. Les mesures ont été utilisées pour les corrections finales appliquées aux leptons lors du calcul de la signifiance statistique de l'excès des événements à quatre leptons