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Etude théorique et expérimentale des corrections électrofaibles au processus de production inclusive de jets. Développement de méthodes de détection de topologies extrêmes.

By Nicolas Meric

Abstract

We have studied the behaviour of the inclusive jet, W+jets and Z+jets processes from the phenomenological and experimental point of view in the ATLAS experiment at LHC in order to understand how important is the impact of Sudakov logarithms on electroweak corrections and in the associated production of weak vector boson and jets at LHC. We have computed the amplitude of the real electroweak corrections to the inclusive jet process due to the real emission of weak vector bosons from jets. We have done this computation with the MCFM and NLOjet++ generators at 7TeV, 8TeV and 14TeV. This study shows that, for the inclusive jet process, the partial cancellation of the virtual weak corrections (due to weak bosons in loops) by the real electroweak corrections occurs. This effect shows that Bloch-Nordsieck violation is reduced for this process. We have then participated to the measure of the differential cross-section for these different processes in the ATLAS experiment at 7TeV. In particular we have been involved into technical aspects of the measurement such as the study of the QCD background to the W+jets process in the muon channel. We have then combined the different measurements in this channel to compare their behaviour. This tends to show that several effects are giving to the electroweak corrections their relative importance as we see an increase of the relative contribution of weak bosons with jets processes to the inclusive jet process with the transverse momentum of jets, if we explicitely ask for the presence of electroweak bosons in the final state. This study is currently only a preliminary study and aims at showing that this study can be useful to investigate the underlying structure of these processes. Finally we have studied the noises affecting the ATLAS calorimeter. This has allowed for the development of a new way to detect problematic events using well known theorems from statistics. This new method is able to detect bursts of noise and problematic channels, in every circumstances, using spatial and time detection. We present this method in a dedicated chapter.Nous avons réalisé une étude du comportement des processus de production inclusive de jets et de production associée d'un boson vecteur faible et de jets du point de vue phénoménologique et expérimental dans le cadre de l'expérience ATLAS au LHC pour comprendre quel est l'impact des logarithmes de Sudakov dans les corrections electrofaibles et lors de la production associée de bosons vecteurs faibles et de jets au LHC. En particulier l'étude des corrections électrofaibles au processus de production inclusive de jets, du fait de l'émission de bosons faibles réels par les quarks a été réalisée à 7TeV, 8TeV et 14TeV à l'aide des générateurs MCFM et NLOjet++. Cette étude a permis de mettre en évidence, pour la mesure de la section efficace de production inclusive de jets, l'annulation partielle des corrections virtuelles électrofaibles (dans le cas où les bosons faibles interviennent dans les boucles) lorsque les corrections électrofaibles avec émission réelle de bosons faibles sont ajoutées. L'annulation de Bloch-Nordsieck est donc partiellement rétablie pour ce processus. Nous avons ensuite participé à la mesure des sections efficaces de production inclusive de jets et de production associée d'un boson vecteur avec au moins un jet, à une énergie de 7TeV dans le centre de masse de collision de protons avec l'expérience ATLAS au LHC. Nous avons, dans le cadre de ces mesures, étudié le bruit de fond QCD pour le processus W+jets dans le canal muonique. Les résultats obtenus dans le canal muonique ont ensuite été combinés et comparés afin de mettre en évidence le comportement des corrections électrofaibles liées à l' émission réelle d'un boson faible par les jets. En particulier, cette étude semble mettre en avant la présence de plusieurs effets qui augmentent la section efficace différentielle de production associée d'un boson faible et de jets. Cette étude est une étude préliminaire dont le but est de mettre en évidence l'intérêt de comparer les processus de production associée étudiés dans cette thèse avec les processus purement hadroniques. Finalement, une étude exhaustive des bruits de fond détecteur affectant le calorimètre électromagnétique a été réalisée. Cette étude a permis le développement d'une nouvelle méthode de détection temporelle et spatiale dans le but de détecter en toute circonstance la présence de tels bruits de fond dans les données. Nous présentons cette méthode dans une partie dédiée

Topics: Particle physics, quantum chromodynamics, electroweak corrections, inclusive jets process, electromagnetic calorimeter, extreme distributions, detector level noises, precision physics, detection methods, Physique des particules, Chromodynamique Quantique, Corrections Electrofaibles, Processus de production inclusive de jets, LHC, ATLAS, Calorimètre électromagnétique, Distributions extrêmes, Bruits détecteurs, Mesures de précision, Méthodes de détection, [ PHYS.HPHE ] Physics [physics]/High Energy Physics - Phenomenology [hep-ph], [ PHYS.HEXP ] Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex]
Publisher: HAL CCSD
Year: 2013
OAI identifier: oai:HAL:tel-00959427v1
Provided by: Hal-Diderot

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