Study of hadronic shower in a highly granular calorimeter and study of the e+e- → HZ(Z → qq-bar) channel in future leptonic colliders
Description
The future International Linear Collider ILC is a project of a leptonic collider which aims to continue the physical program of the LHC. Using this collider, it will be possible to precisely measure the properties of the Higgs Boson, discovered in 2012 at the LHC. Two particle detectors are planned to equip the colliding point of the ILC, the International Large Detector ILD, and the Silicon Detector SiD. These two detectors are designed with the prospect of using particle flow algorithms. This innovative technique can improve the reconstruction and energy measurement of the jets. To apply these particle flow algorithms, highly granular calorimeters have to be used. The semi-digital hadronic calorimeter SDHCAL is proposed to equip the International Large Detector. This calorimeter uses Glass Resistive Plate Chambers as the active part. The readout is done using 1 cm x 1 cm channels. A prototype has been developed in 2011, mainly at the 'Institut de Physique Nucleaire de Lyon', and regularly exposed to muons, electrons and hadrons beams at CERN. During this thesis, I mainly worked on the SDHCAL simulation program. Using the data taken in October 2015, I could improve the algorithm which simulates the response of the Glass Resistive Plate Chambers used in the prototype. A comparison of the topology of the electromagnetic and hadronic showers from data and simulation will be presented. Another part of this thesis is focused on the energy reconstruction of the hadronic showers in the SDHCAL. By using the SDHCAL simulation, I could study the impact of the electromagnetic component on the energy estimation of the hadronic showers, from which I could propose an alternative method for reconstructing the energy, which improves the performance of the SDHCAL. I could also study the impact of using a more advanced readout electronics on the energy estimation. The last part of this thesis is focused on the measurement of the e+e- → HZ cross section, using the hadronic decays of the Z boson, in the context of a full ILD simulation using the SDHCAL as hadronic calorimeter. For a colliding energy of 250 GeV, the expected precision on this measurement is 1.8%, which is equal to the precision reached using the leptonic decays of the Z. (author)
Abstract (French)
Le futur Collisionneur Lineaire International ILC est un projet de collisionneur leptonique dont le but est de poursuivre le programme physique effectue par le LHC. Ce collisionneur permettra, entre autres, de mesurer avec precision les proprietes du boson de Higgs, decouvert en 2012 au LHC. Deux detecteurs de particules sont prevus pour equiper le point de collision de l'ILC, le Grand Detecteur International ILD et le Detecteur en Silicium SiD. Ces deux detecteurs sont concus afin de permettre l'application d'algorithmes de suivi de particules. Cette technique innovante permettrait d'ameliorer la reconstruction et la mesure en energie des jets. Pour permettre l'application de ces algorithmes de suivi de particules, les calorimetres equipant ces detecteurs doivent disposer d'une tres grande granularite. Le calorimetre hadronique a lecture semi-numerique SDHCAL fait partie des options possibles pour equiper l'ILD. Ce calorimetre utilise des chambres a plaques resistives de verre comme partie active. La lecture s'effectue par des canaux de 1 cm x 1 cm. Un prototype a ete developpe en 2011, en grande partie a l'Institut de Physique Nucleaire de Lyon, et regulierement soumis a des faisceaux de muons, d'electrons et de hadrons au CERN. Une grande partie de cette these est consacree a mes travaux sur le programme de simulation du SDHCAL. L'analyse des donnees enregistrees en Octobre 2015 m'a permis de perfectionner l'algorithme de simulation des chambres a plaques resistives de verre utilisees dans le prototype. Une comparaison de la topologie des gerbes hadroniques et electromagnetiques entre des gerbes provenant de donnees experimentales et des gerbes simulees sera presentee. Une autre partie est consacree a la reconstruction de l'energie des gerbes hadroniques au sein du SDHCAL. En utilisant la simulation du SDHCAL, j'ai pu etudier l'impact de la composante electromagnetique sur l'estimation de l'energie des gerbes hadroniques, ce qui m'a permis de proposer une methode alternative de reconstruction de l'energie permettant d'ameliorer les performances du SDHCAL. J'ai pu egalement etudier l'impact de l'utilisation d'une electronique de lecture plus avancee sur l'estimation de l'energie. La derniere partie de cette these est consacree a l'etude de la mesure de la section efficace du processus e+e- → HZ en utilisant les desintegrations hadroniques du Z, dans le cadre d'une simulation complete de l'ILD utilisant le SDHCAL comme calorimetre hadronique. Pour une energie de collision de 250 GeV, la precision attendue sur la mesure de cette section efficace est de 1,8%. Cette precision est comparable a celle obtenue en utilisant les desintegrations leptoniques du Z. (auteur)
Files
Restricted
The record is publicly accessible, but files are restricted to users with access.
Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Etude des gerbes hadroniques dans un calorimetre a grande granularite et etude du canal e+e- → HZ(Z → qq-bar) dans les futurs collisionneurs leptoniques
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 171 p.
- Report number
- FRNC-TH--13818
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 54020332
- Subject category
- S72: PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- CROSS SECTIONS; ELECTRON-POSITRON COLLISIONS; GEV RANGE 100-1000; HIGGS BOSONS; INTERNATIONAL LINEAR COLLIDER; PARTICLE PRODUCTION; SHOWER COUNTERS; STANDARD MODEL; Z NEUTRAL BOSONS
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; BOSONS; COLLISIONS; ELECTRON COLLISIONS; ELEMENTARY PARTICLES; ENERGY RANGE; FIELD THEORIES; GEV RANGE; GRAND UNIFIED THEORY; INTERMEDIATE BOSONS; INTERMEDIATE VECTOR BOSONS; LINEAR ACCELERATORS; LINEAR COLLIDERS; MATHEMATICAL MODELS; MEASURING INSTRUMENTS; PARTICLE MODELS; POSITRON COLLISIONS; QUANTUM FIELD THEORY; RADIATION DETECTORS; UNIFIED GAUGE MODELS
Optional Information
- Notes
- 56 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses