Comparaison données / simulation et normalisation

Données et simulation subissent les mêmes sélections ; ensuite, le modèle construit à partir de la simulation est comparé aux données expérimentales.

Les processus simulés sont normalisés de manière absolue à la prédiction de leur section ecace (voir tableaux 5.2 à 5.5) donnée par le Modèle Standard, à l'exception des processus V + jets légers et lourds. Ceux-ci sont normalisés aux données avant étiquetage des jets de b mais après toutes les autres sélections , y compris les critères d'isolation serrés du muon (voir section5.4.2). Le facteur de normalisation NF qui leur est appliqué est déni par

N F = Nobserv´es− NSM− NQCD

NV+jets (5.3)

où Nobserv´esest le nombre d'évènements observés, NSMle nombre d'évènements de processus du Modèle Standard normalisés à leur section ecace, NQCD le nombre d'évènements de bruit de fond QCD et NV+jetsle nombre d'évènements V + jets que l'on obtient si l'on normalise ces processus à leur section ecace de production. NF représente le K-facteur des processus V + jets légers. Sur l'échantillon à exactement deux jets, on trouve NF = 1,68 et sur l'échantillon à exactement trois jets NF = 1,86. À titre de comparaison, dans l'analyse W H → eνb¯b on obtient un facteur 1,70 dans l'échantillon à deux jets et 1,67 dans l'échantillon à trois jets. On constate que l'on a une cohérence entre les deux

Processus Générateur Nombre d'évènements σ(×BR)[pb] mH= 100GeV 336,7k 0,0266 mH= 105GeV 188,1k 0,0222 m_H= 110GeV 333,8k 0,0183 mH= 115GeV 187,8k 0,0150 mH= 120GeV 329,3k 0,0119 HW → b¯b + `ν mH= 125GeV PYTHIA 187,8k 0,0093 mH= 130GeV 334,2k 0,0069 mH= 135GeV 186,2k 0,0050 mH= 140GeV 328,1k 0,0034 mH= 145GeV 175,0k 0,0022 mH= 150GeV 329,6k 0,0013 mH= 100GeV 330,7k 0,0046 mH= 105GeV 187,3k 0,00387 mH= 110GeV 333,2k 0,00323 m_H= 115GeV 187,6k 0,00266 mH= 120GeV 328,4k 0,00213 HZ → b¯b + `` mH= 125GeV PYTHIA 175,9k 0,00167 m_H= 130GeV 327,4k 0,00127 mH= 135GeV 187,3k 0,00091 mH= 140GeV 317,9k 0,000633 mH= 145GeV 187,5k 0,00041 mH= 150GeV 333,7k 0,000267

Tab. 5.2  Liste des évènements de signal simulés pour chaque point de masse du Higgs et de la section ecace correspondante à une saveur de lepton donnée. σ signie section ecace et BR rapport d'embranchement ou Branching Ratio. ` signie électron, muon ou tau.

Processus Générateur Nombre d'évènements σ×BR[pb] W W → eνjj PYTHIA 87k 12,0 × 0,146 W W → µνjj PYTHIA 107k 12,0 × 0,146 W Z → eνjj PYTHIA 96k 3,68 × 0,075 W Z → µνjj PYTHIA 47k 3,68 × 0,075 W Z → jjee PYTHIA 92k 3,68 × 0,023 W Z → jjµµ PYTHIA 96k 3,68 × 0,023 ZZ inclusive PYTHIA 95k 1,43

Tab. 5.3  Liste des évènements di-boson simulés et de la section ecace correspondante. σ signie section ecace et BR rapport d'embranchement ou Branching Ratio. j signie jet léger.

Processus Générateur Nombre d'évènements K × (σ×BR)[pb]

+ 0 parton léger 224k 1,39×0,3241

t¯t → b¯b + `+ν`0−ν¯`0 + 1 parton léger ALPGEN + PYTHIA 96k 1,39×0,1348

+ 2 partons légers 50k 1,39×0,0664

+ 0 parton léger 283k 1,39×1,2988

t¯t → b¯b + 2j + `ν + 1 parton léger ALPGEN + PYTHIA 98k 1,39×0,5407

+ 2 partons légers 93k 1,39×0,2659

Single-top canal s (tb → `νb¯b) CompHEP + PYTHIA 291k 0,0978 Single-top canal t (tqb → `νbqb) CompHEP + PYTHIA 385k 0,22

Tab. 5.4  Liste des évènements t¯t et single-top simulés et de la section ecace correspondante. σ signie section ecace et BR rapport d'embranchement ou Branching Ratio. ` signie électron, muon ou tau. La section ecace du processus single-top est déjà au deuxième ordre en théorie des perturbations. Nous utilisons un K-facteur K de 1,39 pour le t¯t ce qui donne une section ecace totale de 6,8 pb.

analyses. Ces résultats sont résumés dans le tableau5.6. Ce facteur est appliqué sur les processus V + jets légers et lourds.

Nous calculons ensuite un facteur additionnel HF qui concerne les processus V + jets lourds. On suppose en eet que le K-facteur de ces processus n'est pas le même que celui des processus V + jets légers. An de réaliser une estimation la moins biaisée possible de HF , on se place dans une partie de l'échantillon qui n'est explicitement pas utilisée dans l'analyse nale. Il s'agit de l'échantillon dans lequel aucun jet de b n'est identié, aussi appelé échantillon 0 tags. Dans l'analyse nale on demande en eet au moins un jet de b identié. On applique d'abord NF aux processus V + jets, puis on dénit HF par HF = 1 + N 0 observ´es− Nattendus0 N0 V +jets lourds (5.4) où N0

observ´es est le nombre d'évènements observés dans l'échantillon 0 tags, Nattendus0 le nombre d'évè- nements prédits par le modèle construit et N0

V +jets lourdsla contribution des processus V + jets lourds. An d'avoir une détermination plus précise, le calcul est eectué dans les deux analyses W H → eνb¯b et W H → µνb¯b et pour quatre points d'opération de l'outil d'étiquetage des b qui sera décrit dans la section5.9. Ces chires sont résumés dans le tableau5.7. On trouve une valeur moyenne pour HF de 1,01 dans l'échantillon à exactement deux jets et 1,04 dans l'échantillon à exactement trois jets. Après avoir pris la moyenne en pondérant les chires de l'échantillon à trois jets par sa contribution relative à l'échantillon à deux jets, on trouve HF = 1,016 ± 0,254 (voir section 6.3 pour une discussion des erreurs systématiques). Le facteur total appliqué sur les échantillons V + jets lourds est le produit de N F par HF .

Chaque échantillon simulé est traité par la chaîne d'analyse. On trace ensuite les histogrammes des distributions d'intêret pour les données et on leur superpose les histogrammes correspondants construits à partir de la simulation et du bruit de fond QCD. Les histogrammes de la simulation et du bruit de fond QCD sont empilés les uns sur les autres an que leur somme décrivent les données et que leur contribution relative soit connue. Le code de couleur utilisé dans les histogrammes est présenté sur la gure5.1.

Processus Générateur Nombre d'évènements σ(×BR)[pb]

+ 0 parton léger 2,3M 4574,4

+ 1 parton léger 2,8M 1273,9

W jj → `ν + 2 partons légers ALPGEN + PYTHIA 1,6M 298,6

+ 3 partons légers 789k 70,6

+ 4 partons légers 779k 15,8

+ 5 partons légers 58k 5,6

+ 0 parton léger 740k 19,2

+ 1 parton léger 261k 7,9

W b¯b → `νb¯b + 2 partons légers ALPGEN + PYTHIA 171k 2,6

+ 3 partons légers 164k 1,1

+ 0 parton léger 482k 71,1

W c¯c → `νc¯c + 1 parton léger ALPGEN + PYTHIA 336k 29,9

+ 2 partons légers 372k 14,1

+ 0 parton léger 1,0M 139,2

+ 1 parton léger 187k 41,8

Zjj → ee + 2 partons légers ALPGEN + PYTHIA 93k 10,3

+ 3 partons légers 93k 5,3

+ 0 parton léger 839k 139,5

+ 1 parton léger 209k 41,6

Zjj → µµ + 2 partons légers ALPGEN + PYTHIA 104k 10,3

+ 3 partons légers 104k 5,3

+ 0 parton léger 795k 139,4

+ 1 parton léger 209k 41,7

Zjj → τ τ + 2 partons légers ALPGEN + PYTHIA 97k 10,3

+ 3 partons légers 104k 5,3

+ 0 parton léger 604k 0,97

Zb¯b → `+`−+ b¯b + 1 parton léger ALPGEN + PYTHIA 271k 0,36

+ 2 partons légers 144k 0,21

+ 0 parton léger 152k 3,0

Zc¯c → `+`−+ c¯c + 1 parton léger ALPGEN + PYTHIA 143k 1,06

+ 2 partons légers 172k 0,6

Tab. 5.5  Liste des évènements W + jets et Z0_{+jets simulés et de la section ecace correspondante.} j signie jet léger. σ signie section ecace et BR rapport d'embranchement ou Branching Ratio. ` signie électron, muon ou tau. Les sections ecaces données sont au premier ordre de la théorie des perturbations.

Analyse Canal 2 jets Canal 3 jets W H → eνb¯b 1.70 ± 0.01 1.67 ± 0.03 W H → µνb¯b 1.68 ± 0.01 1.86 ± 0.03

Tab. 5.6  Facteur de normalisation NF pour les analyses W H → eνb¯b et W H → µνb¯b dans les canaux à exactement deux et trois jets. Les erreurs sont statistiques. On constate une cohérence entre les canaux.

Point d'opération VeryTight Tight oldLoose L4 W H → eνb¯b2 jets 0.99 ± 0.02 0.99 ± 0.02 0.97 ± 0.03 1.02 ± 0.05 W H → eνb¯b3 jets 1.00 ± 0.05 1.00 ± 0.05 1.00 ± 0.07 1.01 ± 0.11 W H → µνb¯b2 jets 1.02 ± 0.02 1.02 ± 0.02 1.01 ± 0.03 0.98 ± 0.04 W H → µνb¯b3 jets 1.06 ± 0.03 1.05 ± 0.04 1.10 ± 0.05 1.09 ± 0.08

Tab. 5.7  Facteur additionnel appliqué aux évènements V + jets lourds, calculé pour quatre points d'opération de l'outil d'étiquetage des b et pour les deux analyses W H → eνb¯b et W H → µνb¯b. Les erreurs sont statistiques. La valeur moyenne de HF vaut 1,016.

Fig. 5.1  Code de couleur utilisé dans les histogrammes montrés dans ce chapitre.