Max VANDEN BEMDEN - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Measurement of the Drell–Yan cross-section mass dependence in proton–proton collisions at √�� = 13 TeV with the CMS detector"

Résumé:
Cette thèse de doctorat présente une mesure de la section efficace différentielle du processus Drell–Yan (DY) dans les collisions proton–proton (pp) à une énergie dans le centre de masse de √�� = 13 TeV. L’analyse repose sur les données enregistrées par l’expérience “Solénoïde compact à muons” (CMS) durant la période 2016–2018 du Run 2 du “Grand collisionneur de hadrons” (LHC) au CERN, correspondant à une luminosité intégrée de 137.6 fb−1. Le processus DY, dans lequel une paire de leptons est produite par l’échange d’un photon virtuel ou d’un boson Z, constitue une sonde privilégiée de la chromodynamique quantique (QCD) perturbative, des interactions électrofaibles et de la structure du proton à travers les fonctions de distribution des partons (PDFs). Les mesures couvrant une large gamme de masses invariantes dileptoniques permettent ainsi de soumettre le Modèle Standard de la physique des particules à des tests de haute précision. La section efficace différentielle est mesurée en fonction de la masse invariante de la paire de leptons dans les canaux diélectrons et dimuons, sur un domaine allant de 40 GeV à 3 TeV. Une attention particulière est portée à la détermination des corrections d’efficacité des leptons, à la validation des observables reconstruites, à l’estimation des contributions de bruit de fond et à l’évaluation des incertitudes systématiques. Les sections efficaces sont déterminées pour des leptons habillés (dressed leptons) dans l’espace de phase fiduciel ainsi que dans l’espace de phase complet après correction de l’acceptance. Les résultats obtenus dans les deux canaux sont ensuite combinés en tenant compte des corrélations entre canaux, périodes de prise de données et intervalles de mesure afin d’améliorer la précision globale. Les mesures sont comparées à des prédictions théoriques fondées sur des calculs de QCD perturbative jusqu’à l’ordre N3 LO, complétés par des corrections électrofaibles à l’ordre NLO, à l’aide des programmes N3LOXS, MINNLOPS, FEWZ et PHOTOS. Un bon accord est observé entre les données et les prédictions théoriques sur l’ensemble du domaine de masse étudié. La précision atteinte est meilleure que 5% jusqu’à l’échelle du TeV dans la mesure combinée. Ces résultats constituent à ce jour la mesure la plus précise de la section efficace différentielle du processus DY en fonction de la masse invariante dileptonique réalisée au LHC et fournissent une contrainte importante pour les futures études de précision du Modèle Standard et la détermination globale des PDFs.