Recherche du boson de Higgs dans le canal de désintégration en deux photons avec le détecteur ATLAS au LHC

Cette these a traite trois differents aspects ayant trait a la recherche du boson de Higgs dans le canal de desintegration en deux photons avec le detecteur ATLAS. Le premier est une etude sur l'uniformite intrinseque du calorimetre electromagnetique (EM) d'ATLAS en utilisant la mesure du temps de derive des electrons d'ionisation. Environs 500 000 signaux provenant de rayons cosmiques sont enregistres et sont compares a la forme du signal predite en utilisant la methode FPM (pour First Principle Method). L'ajustement de la forme predite a celle mesuree permet de mesurer le temps de derive des electrons d'ionisation de l'argon liquide. L'uniformite du temps de derive dans le compartiment Middle calculee par blocs de taille 0.1 x 0.1 dans le plan (η,φ) est estimee a 1.27 ± 0.03%. L'impact de la variation du temps de derive sur l'uniformite de la reponse du calorimetre est estimee a 0.29 ± 0.01%. En tenant compte de la variation de l'epaisseur des plaques de plomb qui constituent le milieu passif et qui ont ete mesurees par ailleurs, l'uniformite intrinseque du calorimetre est estimee a 0.34%. La vitesse de derive des electrons mesuree dans les differents compartiments du calorimetre est en moyenne V_{D(E = 1 kV/mm) = 4.58 ± 0.07 mm. μ s^-1 en bon accord avec des mesures anterieures de la vitesse de derive des electrons dans l'argon liquide a la temperature de 88.5K. Le second aborde la question de l'estimation de la matiere en amont du calorimetre, utilisant une cartographie du detecteur interne. Cette mesure est faite relativement au nombre de conversions dans le tube a vide (beam pipe) de maniere a etre independante du flux initial de photons. Une connaissance precise de la matiere en amont du calorimetre est essentielle a la calibration en energie des electrons et photons reconstruits dans le calorimetre. Puisqu'une large fraction des photons proviennent de mesons π^0, le flux initial de photons qui intervient dans le taux de conversions dans le beam pipe est normalise aux desintegrations Dalitz du π^0. L'observable qui permet de comparer les donnees aux simulations Monte-Carlo (MC) est le rapport du nombre de conversions reconstruites dans le beam pipe et du nombre de Dalitz reconstruits. Ce rapport estime avec les donnees de collision a une energie de 7 TeV dans le centre de masse donne un bon accord sur la mesure de la matiere dans le beam pipe avec la prediction du MC : X/X_0 = 0.669 ± 0.033(stat) ^+0.013_-0.080(syst)%, X/X_0 = 0.709 ± 0.028(syst) %, et X/X_0 = 0.709 ± 0.028(syst) %respectivement. Le dernier est l'etude de la normalisation du signal et du bruit de fond ainsi que l'analyse du potentiel discriminant dans l'analyse inclusive du canal H → γγ. Differentes simulations MC sont utilisees pour estimer une normalisation a l'ordre NLO du signal et du bruit de fond irreductible (γγ) ainsi que les erreurs systematiques associees. Celles-ci representent respectivement 16% et 26% de la section efficace totale. Le pouvoir discriminant de l'impulsion transverse du systeme diphoton et du cosθ* est aussi etudie. En particulier, une forte correlation entre le cosθ* et la masse invariante diphoton est observee. Le bruit de fond semi-reductible (γ-jet) est normalise a NLO avec 27% d'erreurs systematiques. Une nouvelle normalisation qui s'applique apres l'identification des photons est proposee. Elle prend en compte la differente rejection des jets provenant de quark ou de gluon et est estimee a 1.9 ± 0.6. Les perspectives d'exclusion du boson de Higgs dans le canal diphoton a 10 TeV et l'extrapolation a 7 TeV pour un luminosite integree de 1 f b^−1 sont presentees. Dans le dernier scenario, environ 5 fois le Modele Standard est exclu a 95% de niveau de conﬁance pour une masse du boson de Higgs autour de 120 GeV/c^2 .