Published February 8, 2018 | Version v1
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Reconstruction of leptonic physics objects at future e+e- Higgs factory

Description

Since the discovery of the Higgs boson in 2012 by the experiments at the Large Hadron Collider (LHC), precise measurement of Higgs boson has become the challenge in high energy physics experiments. Many electron-positron Higgs factories with improved accuracy on the Higgs total width measurements have been proposed, including the International Linear Collider (ILC), the Circular Electron Positron Collider (CEPC), the Future Circular Collider e+e- (FCCee). In order to achieve the precision estimated to percent or sub-percent levels, the use of Particle Flow Algorithm (PFA) has become the paradigm of detector design for the high energy frontier. The key idea is to reconstruct every final state particle in the most suited sub-detectors, and reconstruct all the physics objects on top of the final state particles. The PFA oriented detectors have high efficiency in reconstructing physics objects such as leptons, jets, and missing energy. In this thesis, a PFA based lepton identification (Lepton Identification for Calorimeter with High granularity (LICH) has been developed for detectors with high granularity calorimeters. Using the conceptual detector geometry for the CEPC, and samples of single charged particles with energy larger than 2 GeV, LICH identifies electrons or muons with efficiencies higher than 99.5% and controls the mis-identification rate of hadron to muons or electrons to better than 1% or 0.5% respectively. Reducing the calorimeter granularity by 1 or 2 orders of magnitude, the lepton identification performance is stable for particles with E > 2 GeV. Applied to fully simulated eeH or μμH events at √(s) = 250 GeV, the lepton identification performance is consistent with the single particle case: the efficiency of identifying all the high energy leptons in an event ranges between 95.5% and 98.5%. The τ-decay products have low multiplicity and in high energy colliders are tightly collimated and have low multiplicity, providing excellent signatures to probe. In this thesis, the H → ττ channel is analyzed in different Z decay modes with SM background taken into account. The combined final accuracy of σ x Br(H → ττ) is expected to be 0.89%. (author)

Abstract (French)

Depuis la decouverte du boson de Higgs en 2012 par les experiences du Large Hadron Collider (LHC), la mesure precise est devenue le defi dans les experiences de physique des hautes energies. De nombreuses usines de Higgs electron-positon avec une precision amelioree sur les mesures de largeur totale de Higgs ont ete proposees, y compris le collisionneur lineaire international (ILC) et le collisionneur a electrons positrons circulaires (CEPC). Afin d'atteindre la precision a des niveaux de pourcentage ou de sous-pourcentage, l'utilisation de l'algorithme de flux de particules (PFA) est devenue le paradigme de la conception de detecteurs pour la frontiere a haute energie. L'idee cle est de reconstruire chaque particule d'etat finale dans les sous-detecteurs les plus adaptes, et de reconstruire tous les objets physiques au-dessus des particules d'etat finales. Les detecteurs orientes a PFA ont une grande efficacite dans la reconstruction d'objets physiques tels que les leptons, les jets et l'energie manquante. Dans cette these, une identification par lepton basee sur PFA (Lepton Identification pour calorimetre a haute granularite) a ete developpee pour des detecteurs utilisant des calorimetres a haute granularite. Utilisation de la geometrie du detecteur conceptuel pour le CEPC, et les echantillons de particules chargees uniques d'energie superieure a 2 GeV, LICH identifie les electrons ou les muons avec des rendements superieurs a 99,5% et controle le taux de desinscription du hadron aux muons ou aux electrons 1% ou 0.5 %. Reduisant la granularite du calorimetre de 1 ou 2 ordres de grandeur, la performance d'identification du lepton est stable pour les particules avec E > 2 GeV Appliquee a des evenements eeH ou μμH simules a √(s) = 250 GeV, la performance d'identification du lepton est coherente avec le cas d'une seule particule: l'efficacite d'identifier tous les leptons de haute energie dans un evenement est de 95,5 ∼ 98,5 %. Les produits τ-decay dans les collisionneurs de haute energie sont etroitement collimates et ont une faible multiplicite, fournissant d'excellentes signatures a sonder. Dans cette these, les canaux H → ττ sont analyses dans differents modes de desintegration Z avec le contexte SM pris en compte. La precision finale combinee de σ x Br(H → ττ) devrait etre de 0.89 %. (auteur)

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Original title (English)
Reconstruction des objets leptoniques dans future e+e- usine de Higgs

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Imprint Pagination
118 p.
Report number
FRNC-TH--14014

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Notes
67 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses