Mesures du boson de Higgs produit en association avec un boson vecteur et se désintégrant en une paire de quarks-b avec le détecteur ATLAS

Abstract

The discovery of the Higgs boson in 2012 by the ATLAS and CMS experiments has opened a new research domain at the LHC, with the measurement of the properties of this particle to refine our understanding of the Standard Model and constrain physics beyond this model. The measurements of the Higgs boson decaying to a pair of b-quarks and produced alongside a W or Z boson, performed with the ATLAS detector using 139 fb⁻¹ of data collected in proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 13TeV are presented in this thesis. Three channels are defined, the 0-, 1- and 2-lepton channels, depending on the number of charged leptons coming from the decay of the vector boson. The analysis takes advantage of the full Run-2 data statistics and of the improvement of many analysis techniques, which increases its sensitivity and allows the observation of the ZH signal and a strong evidence of the WH signal in this decay channel of the Higgs boson into pairs of b-quarks. Differential cross-section measurements are also performed and are found to be in good agreement with the Standard Model. The ATLAS detector will undergo many upgrades in preparation for the HL-LHC operation to be able to cope with the increase in luminosity and pile-up level. Therefore the liquid argon calorimeter readout electronics will be replaced. A part of this thesis is dedicated to check if the Front-End pre-amplifier prototypes proposed for the upgrade comply with the physics requirements.La découverte du boson de Higgs en 2012 par les expériences ATLAS et CMS a ouvert tout un nouveau domaine de recherche au LHC: la mesure des propriétés de cette particule permet d’affiner notre compréhension du Modèle Standard et de contraindre la physique au-delà de ce Modèle. Cette thèse présente les mesures du boson de Higgs se désintégrant en une paire de quarks-b et produit avec un boson W ou Z, réalisées en utilisant 139fb⁻¹ de données de collisions proton-proton à une énergie de 13 TeV dans le centre de masse collectées par le détecteur ATLAS. Trois canaux sont définis, nommés 0-, 1- et 2-leptons, selon le nombre de leptons chargés provenant de la désintégration du boson vecteur. L’analyse bénéficie de la grande statistique des données Run-2 et de l’amélioration de nombreuses techniques d’analyses, ce qui accroît sa sensibilité et permet l’observation du signal ZH et une preuve solide du signal WH dans cette désintégration du boson de Higgs en paires de quarks-b. Des mesures de sections efficaces différentielles sont également menées, et sont en bon accord avec la théorie. Le détecteur ATLAS fera l’objet de nombreuses mises à jour en vue de l’exploitation du HL-LHC afin de pouvoir tolérer l’augmentation de la luminosité et du niveau d’empilement. L’électronique de lecture du calorimètre à argon liquide sera ainsi remplacée. Une partie de cette thèse est consacrée à vérifier si les prototypes de préamplificateurs Front-End proposés pour la mise à jour sont conformes aux exigences physiques