Measurement of the differential cross-section of the ttH process and its CP properties in the multilepton final state using deep learning with the ATLAS experiment
Mesure de la section efficace différentielle du processus ttH et de ses propriétés CP dans l'état final multileptons en utilisant l'apprentissage profond avec l'expérience ATLAS
Résumé
This thesis measures the ttH production cross-section and the CP properties of the top Yukawa coupling within the Simplified Template Cross-Sections (STXS) framework. This study is performed in the multilepton final state (using two leptons with same sign and three leptons) with the full 140fb⁻¹ dataset recorded by the ATLAS detector at the LHC. Implementing the STXS framework requires reconstructing the Higgs transverse momentum, which is challenging due to the presence of several neutrinos in the final states. A Graph Neural Network approach was explored for this reconstruction. As the Higgs transverse momentum is also sensitive to the CP properties of the top Yukawa coupling, such reconstruction helps to study CP violation in the ttH process.The ttH STXS cross-section is measured with an expected uncertainty ranging from: -0.85 to 1.15. The expected limit on the CP-mixing angle that drives the amount CP violation in the top Yukawa coupling is: |α/ π| < 0.31 at 95% CL. For the high-luminosity phase of the LHC, the ATLAS tracker will be replaced with an upgraded detector (ITk). The thesis also presents the development of a tool for automatic visual inspection of the ITk pixel modules. This tool is based on a machine learning anomaly detection algorithm, and is designed to help the operations during production.
Cette thèse mesure la section efficace de production du processus ttH et les propriétés CP du couplage de Yukawa du quark top dans le cadre des Sections Efficaces Simplifiées (STXS). Cette étude est réalisée dans l'état final multilepton (utilisant deux leptons de même signe et trois leptons) avec l'ensemble des données enregistrées par le détecteur ATLAS au LHC, correspondant à 140fb⁻¹. La mise en œuvre des mesures STXS nécessite la reconstruction de l'impulsion transverse du boson de Higgs, ce qui est difficile en raison de la présence de plusieurs neutrinos dans les états finaux. Une approche basée sur un réseau de neurones graphiques (GNN) a été explorée pour cette reconstruction. Comme l'impulsion transverse du boson de Higgs est également sensible aux propriétés CP du couplage de Yukawa du quark top, une telle reconstruction aide également à étudier la violation CP dans le processus ttH. La section efficace STXS du processus ttH est mesurée avec une incertitude attendue de -0.85 à +1.15. La limite attendue sur l'angle de mélange CP, qui détermine l'ampleur de la violation CP dans le couplage de Yukawa du quark top, est : |α/ π| < 0.31 à 95% CL. Pour la phase haute luminosité du LHC, le trajectographe d'ATLAS sera remplacé par un détecteur amélioré (ITk). La thèse présente également le développement d'un outil pour l'inspection visuelle automatique des modules de pixels ITk. Cet outil, basé sur un algorithme de détection d'anomalies par apprentissage automatique, est conçu pour aider les opérations pendant la production.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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