Exploring a new scalar particle with the ATLAS experiment at CERN's Large Hadron Collider and investigating jet energy resolution in the forward region with the HGTD

Abstract

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche de nouvelles particules au-delà du Modèle Standard, en s’appuyant sur les données de l’expérience ATLAS au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC). L’analyse se concentre sur la recherche de bosons vecteurs sombres (Zd) et de nouveaux scalaires (S), à travers deux états finaux complémentaires : le canal entièrement leptonique (ZdZd → 4ℓ) et le canal semi- leptonique (ZdZd → 2ℓ2j). Pour maximiser la sensibilité aux signaux recherchés, des techniques avancées de sélection d'évènements et de reconstruction sont mises en œuvre. Les résultats sont interprètes dans le cadre du Modèle de Higgs Abélien Caché. Parallèlement à cette étude phénoménologique, la thèse comprend un volet instru- mental dédié à l’amélioration des performances du d´etecteur ATLAS dans les con- ditions d’interactions multiples (pileup) attendues au LHC a` haute luminosité. Des études sont menées sur l’échelle énergétique et la résolution des jets pour le Détecteur Temporel à Haute Granularité (HGTD), mettant en évidence des gains significat- ifs dans la région avant (2.4 < η < 4). En complément, une analyse des performances thermiques des modules à bandes du trajectographie interne (ITk), réalisée au Brookhaven National Laboratory (BNL), permet de contribuer à l’optimisation de la reconstruction des traces et des performances globales du détecteur dans un environnement à pileup élevé.