Tesis sobre el tema "Identification de jet b"

En juillet 2012, les collaborations ATLAS et CMS ont annoncé la découverte d’une nouvelle particule à une masse d'environ 125 GeV, compatible avec le boson de Higgs prédit par le Modèle Standard (MS). Bien qu’à ce jour toutes les mesures montrent une pleine cohérence avec les prédictions du MS, les canaux de désintégration H->bb n'ont pas encore été vus aussi clairement que les canaux de autre désintégration. Cette thèse présente une recherche du boson de Higgs dans le canal WH->lvbb, en utilisant les données de collisions proton-proton à sqrt(s)=8 TeV prises avec le détecteur ATLAS en 2012, correspondant à une luminosité intégrée de 20,3 fb-1. Ce document détaille l’une des contributions aites par l'auteur à cette recherche: la région d’analyse supplémentaire avec des événements de muons déclenchés par l'impulsion transverse manquante. Un excès par rapport à l'hypothèse de fond seulement a été trouvé avec une signification statistique de 1,8(1,5) sigma observée(attendue). La limite supérieure observée(attendue) sur le produit section efficace par rapport d’embranchement pour WH->lvbb à un niveau de confiance de 95% est de 2,35(1,37) fois la prédiction du MS pour mH=125 GeV. Cette recherche repose fortement sur l’identification des jets issus du quark b. Afin d'améliorer la recherche H->bb utilisant l'identification des jets b dans ATLAS, le développement d'algorithmes de haute performance a été conduit et est présenté également dans cette thèse. Un nouvel algorithme, appelé MV2, est introduit: il améliore la performance d'identification des jets b de manière significative et est maintenant l'algorithme référencee pour les analyses du Run 2 avec ATLAS
In July 2012, the ATLAS and CMS collaborations announced the discovery of a new particle at a mass of about 125 GeV, compatible with the Higgs boson predicted by the Standard Model (SM) ofparticle physics. Although all measurements as of Summer 2015 show a full consistency with the SM predictions, the H->bb decay channel has not been seen yet as clearly as the other decay channels. This thesis presents a search for the Higgs boson in the WH->lvbb channel, using proton-proton collision data at sqrt(s) = 8 TeV taken with the ATLAS detector in the year 2012, corresponding to an integrated luminosity of 20.3 fb-1. This document details in particular one of the contributions made by the author in this search: the additional analysis region with muon events triggered by missing transverse momentum. An excess over the background-only hypothesis has been found with a significance of 1.8 sigma while 1.5 sigma was expected. The observed (expected) upper limit on the cross-section times branching ratio for WH->lvbb at 95% confidence level is found to be 2.35 (1.37) times the SM prediction at mH = 125 GeV. This search highly relies on the identification of jets originating in b-quark fragmentation, so-called b-tagging. In order to improve the H->bb search and other physics analyses using b-tagging in ATLAS, the development of high performance b-tagging algorithms has been performed and is presented also in this thesis. A new b-tagging algorithm, called MV2, is introduced: it improves the b-tagging performance significantly and is now the baseline b-tagging algorithm in ATLAS for the Run-2 analyses

La découverte en 2012 de la dernière particule élémentaire prédite par le Modèle Standard, le boson de Higgs, a ouvert une nouvelle ère en physique des particules. L’un des objectifs est désormais de sonder les couplages du boson de Higgs aux autres particules afin de confirmer la validité du modèle. Le travail de cette thèse a porté dans un premier temps sur l’identification de jets issus de quark b dès le système de déclenchement. L’objectif est de permettre de sélectionner un millier d’événements parmi les quarante millions produits chaque seconde au LHC en identifiant des objets présents dans l’état final de processus de physique intéressants tels que la production associée d’un boson de Higgs se désintégrant en paire de quark b avec un boson Z se désintégrant en neutrinos non détectés. Dans un second temps, l’étude du couplage du boson de Higgs au quark top, particule la plus massive au sein du Modèle Standard a été réalisée. Après l’étude d’un bruit de fond important de la production associée d’un boson de Higgs et d’une paire de quarks top, une nouvelle méthode a été utilisée pour améliorer la discrimination entre le signal et les principaux bruits de fond. Cette analyse a conduit à la première évidence expérimentale du couplage entre le boson de Higgs et le quark top
The discovery in 2012 of the last elementary particle predicted by the Standard Model, the Higgs boson, has opened a new era in particle physics. One of the objectives now is to probe the coupling of the Higgs boson to other particles in order to confirm the validity of the model. The work of this thesis focused initially on the identification of jets coming from b quark at trigger level. The goal is to allow for the selection of one thousand events among the forty million produced every second at the LHC, by identifiying objects present in the final states of interesting physics processes such as the associated production of a Higgs boson decaying in a pair of b quark with a Z boson decaying into undetected neutrinos. The work then moved to the study of the coupling of the Higgs boson to the quark top, most massive particle in the Standard Model. After a study of one of the important background of the associated production of the Higgs boson and a top quark pair, a new method called matrix element method has been used to improve the discrimination between signal and background. This analysis has led to the first experimental evidence of coupling between the Higgs boson and the top quark

En Juillet 2012, les expériences ATLAS et CMS annoncent la découverte d'une nouvelle particule de masse 125 GeV, compatible avec le boson de Higgs prédit par le Modèle Standard. Pour établir la nature de ce boson de Higgs et la comparer au Modèle Standard, il est nécessaire de mesurer le complage du boson de Higgs au fermions. En particulier le quark top possède le plus fort couplage de Yukawa avec le boson de Higgs. Ce couplage est accessible par le processus de production d'un boson de Higgs en association avec une paire de quarks tops (ttH). Cette thèse présente la recherche d'évènement ttH où le boson de Higgs se désintègre en deux quark b dans les données du Run 2 recueillies en 2015 et 2016 par le détecteur ATLAS. La composition du bruit de fond ainsi que la mesure du signal ttH dans les données sont obtenues à partir d'un ajustemement statistique des prédictions aux données. Le bruit de fond tt+jets étant la plus grande source d'incertitudes sur le signal, une attention particulière est portée à sa description.La détection des jets issus de quarks b, appelé b-tagging, est primordiale pour l'analyse ttH(H->bb) dont l'état final contient quatre quarks b. Afin d'améliorer la compréhension des performances des algorithmes de b-tagging pour le Run 2, la définition des jets de saveur b dans les simulations Monte Carlo est revisitée. Les algorithmes standards du b-tagging ne permettant pas la différenciation des jets contenant un ou deux quarks b, une methode spécifique à été développée et est présentée dans cette thèse
In July 2012, the ATLAS and CMS experiments announced the discovery of a new particle, with a mass about 125 GeV, compatible with the Standard Model Higgs boson. In order to assess if the observed particle is the one predicted by the Standard Model, the couplings if this Higgs boson to fermions have to be measured. In particular, the top quark has the strongest Yukawa coupling to the Higgs boson. The associated production of a Higgs boson with a pair of top quarks (ttH) gives a direct access to this coupling. The ttH process is accessible for the first time in the Run 2 of the LHC thanks to an upgrade of the detector and the increase of the center of mass energy to 13 TeV. This thesis presents the search for ttH events with the Higgs boson decaying to a pair of b-quarks using data collected by the ATLAS detector in 2015 and 2016. The description of the background and the extraction of the ttH signal in data are obtained by a statistical matching on predictions to data. In particular the tt+jets background is the main limitation to signal sensitivity and is scrutinized.The identification of jets originating from b-quarks, called b-tagging, is a vital input to the search of ttH(H->bb) events because of the four b-quarks in the final state. For Run 2 the definition of b-flavoured-jets in Monte Carlo simulations is revisited to improve the understanding of b-tagging algorithms and their performance. Standard b-tagging algorithms do not separate jets originating from a single b-quark from those originating from two b-quarks. Thus a specific method has been developed and is reviewed in this thesis

En juillet 2012, le CERN a annoncé la découverte du boson de Higgs qui est la dernière particule manquante du Modèle Standard (MS). Le boson de Higgs a été observé dans différents canaux. La mesure précise de ses propriétés est maintenant très importante pour rechercher des déviations par rapport au SM. Cette thèse présente une recherche du boson de Higgs produit en association avec une paire de quarks top et se désintégrant en une paire de b quark, le canal ttH(H → bb) , en utilisant les données de collisions proton-proton à √s = 13 TeV, collectées avec le détecteur ATLAS en 2015 et 2016. Ce document détaille en particulier la reconstruction du systéme ttH et la séparation du signal du bruit de fond principal tt + jets. Des études récentes montrent qu'il existe une fraction importante du bruit de fond ttbb avec des jets contenant deux hadrons b. Un nouvel algorithme a été développé pour séparer ces jets des jets contenant un seul b-hadron. La description de cet outil est présenté dans cette thèse
In July 2012, CERN announced the discovery of the Higgs boson, the last missing piece of the Standard Model (SM). The Higgs boson was observed in different channels. Precise measurement of its properties is now very important to investigate for possible deviations from the SM. This thesis presents a search for the Higgs boson produced in association with top quarks and decaying to a b quark pair, the ttH(H→bb) channel, using proton-proton collisions at √s = 13 TeV, collected with the ATLAS detector in 2015 and 2016. This document details in particular the full reconstruction of the ttH(H→bb) system and the discrimination between signal and the main background, tt+jets. The ttbb is a subset of the tt+jets backgrounds recent studies show that there is a large fraction of ttbb events with jets containing two b-hadrons. A new algorithm has been developed to discriminate such jets from single b-hadrons jets. The description of this tool is presented in this thesis

Cette thèse décrit dans un premier temps la mesure d’efficacité d’identification des jets b grâce à la méthode tag-and-probe utilisant les données enregistrées par le détecteur ATLAS en 2015 et 2016. La méthode de mesure de l’efficacité, la sélection des objets, des événements et des jets sondes, l’évaluation des incertitudes systématiques et statistiques sont présentées. Les efficacités d’identification des jets b ont été mesurées en fonction du moment transverse des jets, de leurs pseudo-rapidités et du nombre moyen de collisions (pile-up). Les efficacités mesurées dans les données ont été comparées aux prédictions des simulations, et ainsi des facteurs d’échelles ont été extraits. Les valeurs obtenues sont proche de un, avec des incertitudes allant de 2% à 12%.Dans un deuxième temps, cette thèse décrit la recherche de la désintégration du boson de Higgs décrit par le modèle standard en une paire quark/anti-quark b dans le canal de production associée avec un boson vecteur. Deux résultats obtenus sont décrits: le premier avec les données collectées par ATLAS avec de collisions protons protons à 13 TeV lors du Run2 du LHC jusqu’en 2016 (36.1 fb-1), puis un second ajoutant les données obtenues dans les mêmes conditions en 2017 (44 fb-1).Le premier résultat est présenté avec une description de la technique de reconstruction des objets, de la sélection des événements et de leur classification, des techniques de discrimination entre le signal et le bruit de fond, de la modélisation des principaux bruits de fond, des propriétés du signal ainsi que de l’interprétation des résultats. Pour le deuxième étude, basée sur les 80 fb-1 données collectées, seules les différences d’avec la première étude sont mises en lumière.Les deux résultats apportent une forte évidence statistique de la production avec des significances respectives de 3.5 et 4.9 déviation standard. L’intensité du signal, définie comme le rapport entre la mesure et la prédiction théorique de la section efficace multipliée par le rapport d’embranchement , obtenue avec les données est , ce qui indique un bon accord entre les données et le modèle standard. La combinaison du résultat basé sur les données à 80 fb-1 obtenues à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV avec les données obtenues avec une énergie inférieure (7 et 8 TeV) en 2011 et 2012, ainsi qu’avec les recherches de la désintégration dans les autres canaux de production (fusion de bosons vecteurs, production associée avec une paire de quark top) a permis l’observation de la désintégration avec une significance statistique de 5.4 déviation standard, et une mesure de l’intensité de signal . Une combinaison du résultat basée sur les données à 80 fb-1 obtenues à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV avec les recherches dans le même canal de production et avec les mêmes données brutes dans les états finaux en deux photons et ZZ∗ → 4l, a permis l’observation de la production associée du boson de Higgs avec un boson vecteur avec une significance statistique de 5.3 deviation standard, et une mesure de l’intensité de signal , ce qui confirme le bon accord avec la théorie du modèle standard
This thesis firstly describes a measurement of the b-jet tagging efficiency with a tag-and-probe method using data recorded by the ATLAS detector in 2015 and 2016. The efficiency measurement method, the object selection, the event and probe jet selection, the evaluation of the statistical and systematic uncertainties, and the final results are discussed. The b-tagging efficiencies have been measured as a function of the jet transverse momentum, pseudorapidity and of the average number of pile-up collisions. The efficiencies measured in data have been compared to those predicted from simulation, and simulation-to-data efficiency scale factors have been determined. The efficiency scale factors are close to unity, with total uncertainty ranging between 2% and 12%. The second part of this thesis focuses on the search for the decays of the Standard Model (SM) Higgs boson to bottom quarks in the associated production mode with vector bosons. Two measurements have been performed and are described here: the first one is based on of 13 TeV pp collisions recorded by ATLAS during the LHC Run-2 until 2016; the second one includes the additional of 13 TeV pp collisions recorded in 2017. For the study based on of data, the object reconstruction, event selection and classification, the techniques to discriminate the signal from the background, the main background and their modelling, the signal properties and the interpretation of results are discussed. For the study based on data, the main difference from the previous study are highlighted. Both results provide a strong evidence of the process, with statistical significances of 3.5 and 4.9 standard deviations, respectively. The signal strength, defined as the ratio between the measured cross section times branching ratio and the SM prediction, is measured with the 2015–2017 dataset to be , indicating good agreement with the SM. The combination of the results based on of 13 TeV collisions with the results of the same analysis performed on data collected at lower (7 and 8 TeV) centre-of-mass energies in 2011 and 2012, and witht those of the searches of decays in other Higgs boson production modes (vector-boson fusion, associated production with a top-quark pair) have led to the observation of the decay with a significance of 5.4 standard deviations, and to a measurement of the signal strength . A combination of the results of the results based on of 13 TeV collisions with the results of searches for the same production mode on the same amount of data in the diphoton and ZZ∗ → 4l Higgs boson final states has led to the observation of VH production with a significance of 5.3 standard deviations, and to a measurement of the signal strength , in good agreement with the SM

The LHCb detector features an outstanding capability to identify displaced secondary vertices with respect to the interaction point. The extraordinary performance of the whole LHCb tracking system makes possible accurate measurements for particles’ trajectories and momenta. Many lifetime and kinematic based properties of the decay of the long-lived B hadrons are at the basis of the identification of b-jets, thus the LHCb detector could prove to be suitable to perform QCD studies based on heavy-quark jets. The aim of the analysis is to calculate the inclusive bb quark pair production cross section inside the range η ∈ (2.5, 4.0). For this purpose, a cone jet algorithm has been developed to reconstruct and identify jets from the B decay. It relies on how well the measured B hadron approximates the properties of the b quark in order to infer the cross section of b quarks production. Monte Carlo productions of fully simulated events in which a b quark pair has been produced have been used to study the correlation between the emerging quarks and the resulting B hadron pairs. Due to the large mass of the b quark, for which it turns to be less affected by non-perturbative QCD effects than lighter quarks, most of the properties of the b are retained by the corresponding B hadron. Thus may be safe to infere the b production cross section from inclusive B final states. The method used here is also expected to be less affected by non-perturbative effects than other measurements based on exclusive channel decays. The jet reconstruction tool developed to identify the jets originating from the b quark hadronisation is a cone-type seeded algorithm: the basic idea is to take an inclusive secondary vertex originating from the long-lived B hadron as seed for jet reconstruction. The position of the seed with respect to the primary verted establishes the direction of a cone of given aperture. The jet is then built collecting charged and neutral particles that are found to be inside the cone. The radius of the cone is expressed in terms of the dimensionless parameter Rin the (φ, η) plane (azimuthal angle and pseudorapidity). Seed track candidates are properly preselected with requirements on transverse momentum, χ2 of the resulting track fit and impact paramenter significance IPS (= IP/σIP) with respect to the PV. Goodness of vertex is ensured with cuts on the resulting vertex fit χ2 and on the distance of closest approach between the two tracks (DOCA). The reconstructed seed are found to describe well the B hadron direction: the φ and θ resolution evaluated for signal seeds turns out to be (15.8 ± 0.2) mrad and (1.82 ± 0.18) mrad respectively. Jets are then built and their properties studied, such as their b-tagging efficiency and spatial overlapping. Monte Carlo simulations have also been used to study the LHCb trigger. A handful of trigger lines have been selected meeting the following requirements: good efficiency in selecting signal events, the inclusive feature of the analysis must be preserved, difficult evaluation of systematic effects has to be avoided. A jet energy correction has been studied and applied in order to account for energy loss due to undetected particles or wrong energy measurement and tracking. This allows to compare Monte Carlo and real data and define a fiducial cut on the transverse momentum of the jets. Events are finally selected requiring them:  to have only one reconstructed primary vertex (to avoid ambiguous assignation of tracks to the proper primary vertex);  to have at least one reconstructed secondary vertex;  to be accepted by at least one line of each trigger stage. The measurement has been performed using 17.7 pb−1 of data, about ½ of the total luminosity collected in 2010 at 7Tev. Background from c-jets and light quarks and gluons has been studied using LHCb Monte Carlo simulations. The bbˉ production cross has been found to be σbbˉ = 80.6 ± 1.2 (stat) ± 11.4 (syst) μb, compatible within 1 sigma with NLO predictions.
El colisionador de hadrones superconductor LHC es el accelerador de partículas de energía más alta del mundo, actualmente produce colisiones de protones a un energía en el centro de masa de sqrt{s}=8 TeV. El detector LHCb es dedicado al estudio de física de los sabores pesados en LHC. Su objetivo principal es buscar evidencias indirectas de nueva física en la violación CP y en los decaimientos raros de los hadrones que contienen quarks b y c. La excelente capacidad de LHCb para identificar vértices desplazados de decaimientos de hadrones B se basa en un localizador de trazas de silicio (VELO) puesto alrededor del punto de interacción. Las prestaciones del VELO garantizan una resolución espacial altamente superiór a los demás experimentos situados en en LHC. Una identificación eficiente de b-jets (chorros de partículas inicializados a partir de la fragmentación de un quark b) con respecto a jets de otros sabores ha de aprovechar necesariamente las propiedades de producción y desintegración de los hadrones B. Dado que el objetivo del análisis es medir la sección eficaz de producción de quarks b en LHCb usando estados finales inclusivos con sabor b, también es indispensable la investigación de las correlaciones entre la producción del quark b y el correspondiente hadrón B, así como las correlaciones entre la pareja bb y la pareja resultante de hadrones B. Predicciones Monte Carlo (MC) permiten estimar como las propiedades del quark se modifican al pasar al nivel de hadrón por procesos como la fragmentación. Gracias a su particular función de fragmentación, el mesón B lleva gran parte de la energia del quark originado en la colisión primaria. Por lo tanto, el método aquí utilizado se espera que sea menos afectado por efectos no perturbativos que otras medidas basadas en canales de decaimiento exclusivos. El fondo del análisis consiste en una componente física, principalmente de jets de hadrones que derivan de la hadronización de quarks c y ligeros, y un fondo combinatorio, definido como los sucesos en que una pareja bb ha sido efectivamente producida y el algoritmo reconstruye jets no físicamente asociados a los quarks de señal. La parte combinatoria requiere una definición de jet para poderse estudiar. La herramienta de tagging desarrollada para identificar los jets provenientes de la hadronización del quark b es un algoritmo de jet de tipo cono: la idea básica es tomar un vértice inclusivo secundario procedentes de un hadrón B como seed (semilla) para la reconstrucción del jet. La posición del seed respecto al vértice primario (PV) establece la dirección de un cono de apertura dada. El jet se construye recogiendo las partículas cargadas y neutras que se encuentran en el interior del cono. Una ventaja de este método es el alta estadística que permite explorar correlaciones angulares entre las parejas bb y una región cinemática más grande en comparación con reconstrucciones exclusivas. Las trazas cargadas candidatas se seleccionan con requisitos sobre el impulso transverso, calidad de la reconstrucción de las trazas y significancia del parametro de impacto respecto al PV. La línea de vuelo de los hadrones B se reproduce con buena precisión por la posición del seed respecto al PV. Los jets se construyen sumando al quadrimomento del seed otras partículas cargadas y neutras que se encuentran dentro de un cono con el eje que coincide con la trayectoria del seed. Los requisitos para que los sucesos de señal MC sean acceptados preven la respuesta positiva de las lineas de trigger y de stripping seleccionadas para el análisis. Otros requisitos son la reconstrucción de exactamente un PV, y almenos un seed. Se han definido cortes fiduciales en la pseudorapidez eta y en el Pt de los jets, para garantizar la completa reconstrucción de los jets, así evitando inconstistencias infrarrojas en la aplicación de un algoritmo de tipo cono al fondo de quark y gluones. Una corrección de la energía es necesaria para tener en cuenta la pérdida de energía debido a partículas no detectadas o por medidas no correctas de la energía o del tracking. La idea aplicada ha sido calibrar la energía de los jets utilizando jets a nivel de generador Monte Carlo. El objetivo del análisis es calcular la sección eficaz de producción de parejas bb dentro del volumen fiducial (FV). Los datos analizados son los recogidos en el 2010 con colisiones a $\sqrt s = 7$ TeV. La eficiencia de selección tanto para la señal como para el fondo se ha determinado con las simulaciones MC. Las eficiencias de selección del fondo se han utilizado para estimar el número de sucesos de fondo esperados en una luminosidad igual a la de los datos analizados. Se ha utilizado este método debido a la falta de suficiente estadística MC que permitiera el ajuste de distribuciones de los datos y la extracción de las correspondientes fracciones de especies seleccionadas. La sección eficaz en el interval fiducial ha sido medida en 80.6 microbarns.

Thesis (Honors)--Ohio State University, 2006.
Title from first page of PDF file. Document formatted into pages: contains vi, 38 p.; also includes graphics. Includes bibliographical references (p. 37-38). Available online via Ohio State University's Knowledge Bank.

Thesis (B.S.)--California Polytechnic State University, 2009.
Project advisor: Jennifer Klay. Title from PDF title page; viewed on Feb. 4, 2010. Includes bibliographical references. Also available on microfiche.

This thesis discusses the measurement of the inclusive b-jet cross-section using the 2010 ATLAS dataset and the measurement of di-b-jet cross-sections using the 2011 dataset. The inclusive b-jet analysis measured the pT spectrum of b-jets in the range 20