Mesure de la section efficace de production de paires de quarks top dans l'expérience CMS au LHC
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Abstract EN:
The main subject of this thesis work aims to measure the top quark pair cross section in the CMS experiment at the beginning of the LHC. This measurement will be one of the first Standard Model tests to be performed, thanks to the high top-antitop cross section foreseen at LHC collision energy. The considered final state is the di-leptonic channel, constituted of two isolated leptons (electrons and/or muons coming from the decay of W bosons) with high transverse momentum, a large missing transverse energy (mainly due to the associated production of two neutrinos) and two b quark jets. The b quark jets are identified by means of dedicated algorithms such as the “Jet Probability” algorithm which uses the impact parameter significance of tracks to compute their probabilities to come from the primary vertex. A procedure to calibrate this algorithm was set up. For all the lifetime based b-tagging algorithms, data driven methods to estimate the b-tagging efficiency as well as mis-tagging rate were developed. The precisions of these methods were estimated for increasing integrated luminosities. A simple and robust selection of top-antitop events is presented in this thesis. Misalignment and miscalibration effects at LHC start-up were taken into account. An original data-driven method for background estimate was developed. Taking into account the main systematic uncertainties, the precision of the top-antitop pair cross section measurement was estimated for an integrated luminosity of 100 pb-1. Finally, to prepare the data analysis, muons that were detected during the cosmic data taking runs (in 2008) have been studied and the track reconstruction efficiency from the CMS silicon tracker was measured for the first time.
Abstract FR:
Cette thèse est consacrée à l'étude de la mesure de la section efficace de production de paire de quarks top-antitop dans l'expérience CMS au démarrage du LHC. Cette mesure constituera l’un des premiers tests du Modèle Standard menés au LHC car à cette énergie de collision la production attendue de quarks top est abondante. L'état final considéré est le canal di-leptons constitué de deux leptons isolés (électrons et/ou muons issus de la désintégration de bosons W) émis à grande impulsion transverse, d'une grande énergie transverse manquante due aux neutrinos associés et de deux jets de quark beau. Les jets de quark beau sont identifiés à l'aide d'algorithmes dédiés, tels que la méthode de "probabilité par jet" qui utilise le paramètre d'impact des traces de particules chargées pour calculer leur probabilité de provenir du vertex primaire. Une procédure de calibration de cet algorithme a été mise en œuvre. Pour l'ensemble des algorithmes d'identification des jets de quark beau, des méthodes ont été élaborées pour estimer leur efficacité et le taux de mauvaise identification à partir de données "réelles". La précision sur ces mesures d'efficacité a été estimée pour des luminosités intégrées croissantes. Une sélection simple et robuste des événements top-antitop est présentée, qui prend en compte les effets de désalignement et de calibration des détecteurs au démarrage du LHC. Une méthode originale d'estimation des bruits de fond instrumentaux à l'aide des données a été développée. En évaluant les principales incertitudes systématiques, la précision sur la mesure de la section efficace de production de paire de quarks top-antitop a été estimée pour une luminosité intégrée de 100 pb-1. Finalement, afin de préparer l'analyse des premières données, les muons enregistrés pendant la prise de données cosmiques de 2008 ont été étudiés et l’efficacité de reconstruction des traces associées dans le trajectographe au silicium de CMS a pu être mesurée pour la première fois.