Universite LOUIS PASTEUR STRASBOURG I

Philippe Zoller

Description

Niveau: Supérieur
Universite LOUIS PASTEUR STRASBOURG I IReS Strasbourg THESE presentee par Philippe Zoller pour obtenir le grade de Docteur de l'Universite Louis Pasteur de Strasbourg Specialite : Physique des Particules Determination de la masse du boson W dans le canal hadronique dans l'experience DELPHI Soutenue le 23 avril 2001 devant la commission composee des membres : M. Michel BAUBILLIER M. Jean-Jacques BLAISING Rapporteur externe M. Daniel BLOCH Directeur de these M. Ulrich GOERLACH President du jury et rapporteur interne M. Jean-Paul MARTIN Rapporteur externe

• systeme de declenchement


• modele standard


• reconstruction de la trajectoire des particules chargees


• corrections radiatives d'ordres superieurs

Sujets

• Zoller
• Martin
• Winter
• Pasteur

Informations

• Publié par: profil-nechor-2012
• Publié le: 01 avril 2001
• Nombre de lectures: 50
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 4 Mo

Extrait

Universit´eLOUISPASTEURSTRASBOURGI
IReS Strasbourg
THESE
pr´esent´ee par
Philippe Zoller
pour obtenir le grade de
Docteur de l’Universit´eLouisPasteurdeStrasbourg
Sp´ecialit´e: Physique des Particules
D´ etermination de la masse du boson
W dans le canal hadronique
dans l’exp´erience DELPHI
Soutenue le 23 avril 2001 devant la commission compos´ee des membres :
M. Michel BAUBILLIER
M. Jean-Jacques BLAISING Rapporteur externe
M. Daniel BLOCH Directeur de th`ese
M. Ulrich GOERLACH Pr´esident du jury et rapporteur interne
M. Jean-Paul MARTIN Rapporteur externe23
Remerciements
Je remercie Daniel Bloch de m’avoir accueilli dans son groupe de recherche et d’avoir
orient´e mes travaux. J’ai vivement appr´eci´e sa disponibilit´e et ses conseils au cours des
trois ann´ees de travail.
Je tiens `a remercier par ailleurs J.J. Blaising, J.P. Martin et U. Goerlach d’avoir ´et´e
rapporteurs de ce travail de th`ese, ainsi que M. Baubillier d’avoir accept´e de participer
au jury.
Je tiens sp´ecialement `a remercier Isabelle Ripp-Baudot qui a particip´e activement a`
ce travail. Ainsi en confrontant nos id´ees, nous avons pu faire progresser cette ´etude.
Je veux aussi adresser un grand merci aD` .Gel´e, J.P. Engel et M. Winter pour leurs
explications et leurs commentaires, ainsi que P. Juillot, R. Strub et M. Dracos, G. Orazi
et J. Croix.
Ma reconnaissance va ´egalement aux informaticiens, en particulier a` J.P. Froberger,
Y. Heydt et J. Schuller, pour leurs comp´etences et leurs disponibilit´es.
Je tiens ´egalement a` remercier le groupe “masse du W de DELPHI” au CERN, en
particulier A. Ouraou.
Enfin, ma gratitude va aussi `amesparentseta`mes amis pour leur soutien et leurs
encouragements.
Le meilleur ami de ”merci” est ”beaucoup”. Michel Bouthot4`TABLE DES MATIERES 1
Table des mati`eres
+ −Le premier candidat W W observ´e par DELPHI en 1996 5
Introduction 7
1. Aspects th´eoriques 9
1.1 Le Mod`eleStandard .............................. 9
1.1.1 Lachromodynamiquequantique 10
1.1.2 Le groupe SU(2) ⊗ U(1) ... 1L Y
1.1.3 La brisure spontan´ee de sym´etrie................... 13
1.1.4 Lelagrangienpourlesfermions........... 15
1.1.5 Les param`etres du Mod`eleStandard ........ 16
1.2 Propri´et´esdubosonW.................. 17
1.2.1 Production de paires de bosons Wa`LEP2..... 18
1.2.2 Modes de d´esint´egrationduW............ 19
1.2.3 LargeurduW................... 19
1.2.4 Corrections radiatives d’ordres sup´erieurs...... 21
1.3 Interconnection dans l’´etatfinal.... 2
1.4 Les diff´erentsbruitsdefond.......................... 26
1.5 Int´erˆetdemesurerlamasedubosonW.......... 29
2. Dispositif exp´erimental 33
2.1 LeLEP ..................................... 3
2.1.1 Le syst`emed’injectionduLEP 3
2.1.2 La luminosit´e.......... 35
2.1.3 Energiedufaisceau................ 36
2.2 Le d´etecteurDELPHI .................... 41
2.2.1 Reconstruction de la trajectoire des particules charg´es....... 42
2.2.2 Les calorim`etres......... 45
2.2.3 Les scintillateurs ........ 47
2.2.4 Mesure de la luminosit´e ............... 47
2.3 L’acquisition et le traitement des donn´es................... 47
2.3.1 Le syst`eme de d´eclenchement . 48
2.3.2 BigBrother........... 48
2.3.3 Traitement des donn´es......................... 50
2.3.4 Simulation. 50`2 TABLE DES MATIERES
3. S´election et reconstruction des ´ev´enements 55
3.1 Lesprincipauxprocesusphysiques...................... 5
3.2 Pr´es´elections............... 56
3.3 Reconstructiondesjets......... 58
3.4 Energieeffective........... 61
3.5 Lien entre les jets reconstruits et les quarks g´en´er´es dans la simulation
PYTHIA............................ 61
3.6 Corectiondesjetsparajustementcontraint................. 63
3.7 S´electionsfinales . 66
03.8 Etude des donn´ees au Z ........ 74
3.8.1 Energie moyenne et r´esolution en ´energie............... 74
3.8.2 R´esolutionsangulaires................ 74
4. Appariement des jets 79
4.1 Monte-Carlo utilis´es ................... 80
4.2 Signal............................. 81
4.3 Choixdelacombinaison........ 82
4.3.1 Repond´eration des lots ad` iff´erentesmasesdeW.......... 82
4.3.2 Lamatricedechoix....... 83
4.3.3 Choixdelacombinaison............... 83
5. D´etermination de la masse du boson W 91
5.1 Ajustementsurlesignal................. 92
5.1.1 Fonctionsignal.................... 92
5.1.2 Ajustementsurlesignal.... 93
5.2 Courbedecalibration................... 95
5.3 Ajustement final sur les donn´es.... 96
6. Coh´erence de la m´ethode 103
6.1 Coh´erence de la m´ethode utilis´e .......................103
6.1.1 Test de coh´erencesurleMonte-Carlo........103
6.1.2 Hypoth`esedemasedusignal.103
6.1.3 Taille du domaine d’ajustement.........104
6.1.4 Etude de l’influence du pavage . ...........104
6.1.5 Etudedel’ereurstatistique..107
6.2 Deuxautresm´ethodes ´etudi´es .............109
6.2.1 La m´ethode it´erativelocale ..110
6.2.2 La m´ethode it´erativeglobale.............11
7. Etude des erreurs syst´ematiques 117
7.1 Biais syst´ematiques inh´erant al` am´ethode..................17
7.2 StatistiqueduMonteCarlo .................17
7.3 Effets de d´etecteur...........120
7.3.1 R´esolutions en ´energieetenangle...................120
7.3.2 Alignement121
7.4 Bruitdefond..............121
7.5 TraitementdesISR....................121
7.6 EnergieduLEP..122`TABLE DES MATIERES 3
7.7 Les param`etresdefragmentation .......................123
7.8 Interconnection dans l’´etatfinal....125
7.8.1 Corr´elationsdeBose-Einstein.125
7.8.2 Reconnectiondecouleur.............127
7.9 Bilan des erreurs syst´ematiques...........128
R´ esum´e et perspectives 129
Une paire de W collect´ee en 2000 135
Bibliographie 137
L’ˆetre humain est un amalgame de particules dou´ederaison.
Marc-Antoine Rock
`4 TABLE DES MATIERES5
+ −Le premier candidat W W observ´e
par DELPHI en 1996
J’ai beau chercher la v´erit´e dans les masses, je ne la rencontre que dans les individus.
Eug`ene Delacroix
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