Les recherches de nouvelle physique utilisant le secteur de Higgs dans les états finaux leptoniques et les tests de faisceaux du calorimètre à haute granularité de CMS

La thèse de doctorat présente les recherches de résonances scalaires lourdes se désintégrant en une paire de bosons Z dans l'état final à 4 leptons, avec les données recueillies entre 2016 et 2018 par le détecteur CMS lors de l'exploitation du Run 2 à une énergie de centre de masse de 13 TeV, correspondant à une luminosité intégrée de 138 fb-1. Les recherches sont menées de manière indépendante de tout modèle théorique spécifique, de sorte que les nouvelles résonances ne sont pas prédites par des modèles théoriques précis, mais peuvent être interprétées avec n'importe quel modèle de ce type. Une large gamme de l'espace des phases est explorée, avec des masses de résonance allant de 130 GeV à 3 TeV et plusieurs hypothèses sur la largeur. La nouvelle résonance peut être produite par fusion de gluons ou par fusion de bosons vecteurs. Une méthode paramétrique est développée pour construire les modèles statistiques des processus de signal, de fond et d'interférence. Aucun excès significatif par rapport aux prédictions du Modèle Standard n'est observé dans l'espace des phases examiné. L'excès observé autour de 650 GeV dans d'autres études est exclu. L'excès le plus élevé est détecté autour de 138 GeV, avec une signification globale de 1,85 écart type. Des limites supérieures au niveau de confiance de 95% sur la section efficace de production de la résonance multipliée par le rapport de branchement de sa désintégration en deux bosons Z sont calculées.En outre, une recherche indirecte de nouvelle physique est présentée, en contraignant la non-universalité des leptons via le secteur de Higgs. Le rapport de branchement du boson de Higgs se désintégrant en deux muons par rapport à celui se désintégrant en deux leptons tau est mesuré. Une stratégie coordonnée est conçue et appliquée aux deux canaux de désintégration afin de contrôler les incertitudes systématiques. Le résultat attendu est calculé en utilisant une partie des données recueillies en 2016, correspondant à une luminosité intégrée de 16,8 fb-1, sur la base duquel le résultat avec l'ensemble des données du Run 2 est estimé. Aucune amélioration n'est obtenue par rapport aux résultats d'une combinaison directe des études H→μμ et H→ττ publiées par la collaboration CMS, en raison de certaines faiblesses dans la modélisation du fond et la catégorisation des événements. Une étude future est proposée, utilisant les données recueillies par le détecteur CMS pendant l'exploitation en cours du Run 3, bénéficiant des nouvelles stratégies de déclenchement basées sur les jets issus de la fusion de bosons vecteurs pour améliorer la sensibilité.À partir de 2030, le LHC du CERN entamera la phase du LHC à haute luminosité, ce qui entraînera une augmentation des radiations et des interactions de recoupement, conduisant à la mise à niveau de Phase-II du détecteur CMS, incluant le remplacement des calorimètres d'extrémité actuels par le calorimètre à haute granularité (HGCAL). Depuis 2018, plusieurs modules de silicium du HGCAL ont été produits avec de l'électronique améliorée et testés avec des faisceaux au SPS du CERN durant 2021 et 2022. Des algorithmes dédiés ont été développés pour soustraire les piédestaux et le bruit cohérent du convertisseur analogique-numérique (ADC). Les formes d'impulsion sont reconstruites pour extraire les amplitudes des signaux et étudier les réponses aux énergies des faisceaux. Une non-linéarité est observée à des énergies plus élevées en raison de la saturation de l'ADC, ce qui indique la nécessité de mesures du temps au-delà du seuil. Les données prises avec des particules ionisantes minimales sont analysées, montrant un rapport signal sur bruit d'environ 8 à 14 avec le module de silicium le plus récent, correspondant aux attentes des conceptions matérielles. Les études des mesures temporelles et les tests de faisceaux de 2023 et 2024 sont résumés.