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Publié par | Thesee |
Nombre de lectures | 66 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 12 Mo |
Extrait
CPPM T 2010 05
UNIVERSITÉDELAMÉDITERRANÉEAIX MARSEILLEII
FACULTÉDESSCIENCESDELUMINY
163avenuedeLuminy
13288MARSEILLECedex09
THESEDEDOCTORAT
Spécialité:PhysiqueetSciencesdelaMatière
Mention:PhysiquedesParticulesetAstroparticules
présentépar
DavidJamin
envued’obtenirlegradededocteurdel’UniversitédelaMéditerranée
RecherchedubosondeHiggsduModèleStandard
¯danslecanaldedésintégrationZH→ννb¯ b
surlecollisionneurTevatrondansl’expérienceDØ
Développementd’uneméthoded’étiquetage
desjetsdequarksb
avecdesmuonsdebassesimpulsionstransverses
soutenuele30Septembre2010devantlejurycomposéde
Dr. D.Bloch Rapporteur
Dr. A.Duperrin Directeurdethèse
Prof. F.Feinstein Rapporteur
Dr. J.F.Grivaz Présidentdujury
Dr. E.Kajfasz Co DirecteurdethèseCPPM T 2010 05
UNIVERSITÉDELAMÉDITERRANÉEAIX MARSEILLEII
FACULTÉDESSCIENCESDELUMINY
163avenuedeLuminy
13288MARSEILLECedex09
THESEDEDOCTORAT
Spécialité:PhysiqueetSciencesdelaMatière
Mention:PhysiquedesParticulesetAstroparticules
présentépar
DavidJamin
envued’obtenirlegradededocteurdel’UniversitédelaMéditerranée
RecherchedubosondeHiggsduModèleStandard
¯danslecanaldedésintégrationZH→ννb¯ b
surlecollisionneurTevatrondansl’expérienceDØ
Développementd’uneméthoded’étiquetage
desjetsdequarksb
avecdesmuonsdebassesimpulsionstransverses
soutenuele30Septembre2010devantlejurycomposéde
Dr. D.Bloch Rapporteur
Dr. A.Duperrin Directeurdethèse
Prof. F.Feinstein Rapporteur
Dr. J.F.Grivaz Présidentdujury
Dr. E.Kajfasz Co DirecteurdethèseTable des matières
Remerciements 1
Introduction 3
1 CadreThéorique 5
1.1 LeModèleStandard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 LarecherchedubosondeHiggs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2 CadreExpérimental 19
2.1 Lesystèmed’accélération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 LedétecteurDØ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3 Objetsphysiquesutilisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.4 Lachaînedesimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.5 Qualitédesdonnées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 SoftLeptonTagging 41
3.1 Préambule:NN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2 MotivationsdelaméthodeSLTNN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3 Procédure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4 Etiquetagedemuonsdanslesjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5 EntraînementduRéseaudeNeurone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.6 Résultatsaveclesdonnées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4 RecherchedubosondeHiggs 83
4.1 Lotdedonnées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2 Bruitsdefond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.3 Simulationdusignal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
iii Tabledesmatières
4.4 Présélection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.5 Sélection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.6 EtiquetagedesjetsissusdequarkbavecNN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.7desjetsissusdequarkbavecSLTNN . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Conclusion 133
A Réseaudeneurones 135
A.1 Structureduréseaudeneurones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
A.2 Apprentissageduréseaudeneurones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
A.3 Arbresdedécision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
B Distributionssupplémentairesdudéveloppementdelaméthoded’étiquetageSLTNN141
B.1 Coefficientsdecorrélation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
B.2 Variablesd’entréesdeSLTNNdansleslotsdebruitdefondsimulés. . . . . . . 147
B.3 Vdedansleslotsdedonnéesetdesignalsimulé . . . 149
B.4 Variables d’entrées deSLTNN dans les lots de et de signal plus bruit
defondsimulé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
¯C Autrescombinaisonsd’étiquetagedansl’analyseZH→ννb¯ b 153
¯D Distributionsdesvariablesd’entréesduSLTNNdansl’analyseZH→ννb¯ b 157
D.1 Variablesd’entréesdeSLTNNdansl’analyseavantb tagging . . . . . . . . . . . 157
D.2 Vdedansaprès . . . . . . . . . . . 160
Bibliographie 163Remerciements
Jeremercietoutd’abordEricKajfaszpourm’avoiraccueilliauCPPMetpoursaparticipa
tionaujurydethèse.
Je voudrais remercier particulièrement Arnaud Duperrin, mon directeur de thèse, et ce
pourplusieursraisons.Toutecettehistoireacommencésuiteàunentretientéléphoniquelors
de ma recherche de stage de fin de M2 ou nous avons eu un échange sincère dans une pé
riodedifficilepourmoi.Ensuite,jen’oublieraijamaisleseffortsconsentispourmepermettre
d’obteniruneboursedethèseetmepermettred’accomplirtoutcequel’onpourralireparla
suitedanscemémoire.Mercidem’avoirsoutenudurantcestroisdernièresannéesetd’avoir
toujoursdéfendumesintérêts.
Je souhaite remercier Daniel Bloch et Fabrice Feinstein, mes rapporteurs, pour la lecture
de ce manuscrit et les commentaires qui ont contribués àméliorer ce document. Je tiens à re
mercier aussi Jean François Grivaz d’avoir accepeté de participer et de présider mon jury de
thèse,ainsiquedel’aideetdel’intérêtapportésàmestravauxentantquecollaborateur.
J’aimerais aussi remercier les membres du groupe DØ à Marseille : Anne Fleur Barfuss,
Betty Calpas, Samuel Calvet, Marie Claude Cousinou, Marc Escalier, Smaïn Kermiche, Steve
MuanzaetElemerNagyquiont,toutaulongdecestroisansetdemi,partagédeleurtemps
etdeleurexpérience.
Je remercie aussi les thésards et post docs DØ France et de la collaboration, pour les mo
mentsagréablesetenrichissantspartagésaveceuxlorsdenosdifférentesrencontresàFermi
laboùdurantlesnombreuxmeetingsdecollaboration.
Je remercie aussi les thésards et autres du CPPM, CPT et LAM : Nicolas Picot Clémente,
GuillaumeLambard,Pierre SimonMangeard,BenjaminClément,MathieuBeau,BaptisteSa
voie(bien),ImenAl Samarai,...lalisteétantnon exhaustive;pourtouslesmomentspartagés,
autantaulabo(genreproblèmesdecodesoudephysique)queendehors(genretoujourspro
blèmes de codes ou de physique ou existentiel avec en plus la propagation de la science au
12 Tabledesmatières
restedumonde).Caaétédrôledeseconnaîtreetl’histoiren’estpasfinie...
Jevoudraisremercierl’ensembledupersonnelduCPPMquifontdecelaboratoireunlieu
agréableàvivre.
Jeremercietousmesamisdetoujours:legrumeaudespotesducollège,celuidulycéeet
celuidesannéesuniversitairesquiontsuapprécierlesraresmomentsquej’aipuleuraccorder.
JeteremercieparticulièrementMikhaïlpourlefaitquel’onsesoitrencontré,pournotreamitié
qui a su renaître et pour tout ce que nous réserve l’avenir en bien (j’ai déjà des souvenirs
mémorables)etenmal.
Je remercie aussi mes parents et ma famille pour leur soutien. Je tiens à leur dire, mal
gré que ce ne soit pas mon fort qu’ils sont important pour moi et que je leur serai toujours
reconnaissant de m’avoir permis d’en arriver là à travers toutes les concessions et toute leur
affection.Introduction
Le Modèle Standard de la physique des particules permet de décrire les particules fon
damentales ainsi que leurs interactions. Il a connu de grand succès et grâce à son pouvoir
prédictif,ilapermis,parexemple,ladécouverteexpérimentaleduquarktopàlamasseatten
due(m =173.31.1GeV[1]).Cependant,cemodèleconnaîtquelquesdéfauts.Leprincipaltop
est qu’il ne peut expliquer l’origine de la masse des particules. Pour remédier à ce problème,
il est possible d’introduire le mécanisme de Higgs. Ce mécanisme nécessite l’existence d’une
nouvelleparticule:lebosondeHiggs,dontlamasseresteunparamètrelibre.Lesexpériences
duLEP ont tenté de le découvrir sans succès et il est toujours l’objet d’actives recherches au
collisionneurTevatronouaunaissantLHC.Larecherchedecetteparticulepeutsefairedans
divers canaux de d