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Ce document décrit les travaux de recherche effectués pendant les dix dernières années sur la recherche et mise en évidence du boson de Higgs, ainsi que sur la recherche de phénomènes nouveaux dans le secteur du quark top. Quelques réflexions critiques sont également présentées, portant par exemple sur les différentes méthodes statistiques utilisées dans la communauté, ou encore sur l'argument de naturalité basé sur le lien entre paramètres du modèle et observable physique en théorie quantique des champs. Enfin, l'élaboration d'un circuit intégré de lecture pour le calorimètre hadronique d'ATLAS en vue de la phase haute luminosité du LHC est décrite. Cette partie inclut les nombreux tests effectués (sur table et en faisceau) ainsi qu'une analyse critique du déroulement du projet.

Two high energy particle physics analyses are presented in this PhD report using events with two leptons oppositely charged and with missing transverse energy. These events are selected using 9.7 fb-1 of total pp collisions data collected with the DØ detector at the TeVatron at √s=1.96 TeV.The first analysis is the research of the Higgs boson decaying in the H→WW→μνμν channel. No significant excess above the background prediction is observed.Upper limits on Higgs boson production cross-section are computed in the standard model framework but also in the 4th generation of fermions and in the fermiophobic coupling to Higgs boson hypotheses. In order to validate the research methodology, the W boson pair production cross-section is measured.The second analysis is the measurement of the forward-backward asymmetry of the tt pair production. This is the first measurement in the dileptonic channel at DØ experiment. In this context, a new tt pair kinematic reconstruction is used (matrix element method) to give a raw measurement of the forward-backward asymmetry. Thanks to a dedicated calibration method, we give a final measurement of AFB=18.0 ± 6.0 (stat) ± 3.3 (syst).; Deux analyses de physique des particules à hautes énergies sont présentées dans ce manuscrit de thèse, utilisant des événements avec deux leptons de charges opposées et de l'énergie transverse manquante. Ces événements sont sélectionnés parmi 9.7 fb-1 de données totales de collisions pp enregistrées par le détecteur DØ auprès du collisionneur TeVatron du Fermilab à √s=1.96 TeV.La première analyse est la recherche du boson de Higgs se désintégrant en H→WW→μνμν. Aucun excès significatif au-dessus de l'attente pour le bruit de fond n'est observé.Des limites supérieures sur la section efficace de production du boson de Higgs sont donc calculées dans le cadre du modèle standard mais aussi dans l'hypothèse de l'existence d'une quatrième génération de fermions et dans le contexte de couplages fermiophobiques du boson de Higgs.Pour valider la méthodologie de cette recherche, la section efficace de production de la paire de bosons W est mesurée.La seconde analyse est la mesure de l'asymétrie avant-arrière de production de la paire tt. Il s'agit de la première mesure dans le canal dileptonique de l'expérience DØ. Dans ce contexte, une méthode inédite de reconstruction de la cinématique de la paire est utilisée (méthode des éléments de matrice) pour donner une mesure brute de l'asymétrie avant-arrière. A l'aide d'une méthode de calibration dédiée, nous donnons une mesure finale de AFB=18.0 ± 6.0 (stat) ± 3.3 (syst).

Particle physics aims to give a coherent description of the nature and the behavior of elementary particles of matter. Particle accelerators (colliders) allow pushing back our know- ledge in this domain producing particles that cannot be observed by other means. This thesis work contributes to this research eld and focuses on the study of the top quark which is the latest brick of matter discovered and the heaviest known elementary particle. The property of the top quark studied here, the charge asymmetry of the top quark-antiquark pairs, has driven a lot of attention in 2011 because of measurements released by Tevatron experiments. These measurements showed deviations with the predictions made in the framework of the standard model of particle physics. New measurements of the charge asymmetry performed at the Tevatron (with the D0 detector) and at the LHC (with the ATLAS detector) are presented in this thesis.; Le monde de l'infiniment petit est le domaine d'étude de la physique des articules. Cette physique s'attache à décrire de façon cohérente la nature et le comportement des particules élémentaires qui constituent la matière. Les accélérateurs (collisionneurs) de particules permettent de repousser toujours plus avant les connaissances dans ce domaine en produisant des particules, inobservables autrement, par le biais de collisions à très haute énergie. Le travail présenté dans cette thèse s'inscrit dans cet axe de recherche et s'intéresse à l'étude du quark top qui est la dernière brique de matière découverte et la plus lourde particule élémentaire connue. La propriété étudiée, l'asymétrie de charge des paires de quark top-antitop, a suscité un vif intérêt par le passé (2011) au sein de la communauté du fait de mesures réalisées auprès du collisionneur Tevatron. Ces mesures ont dévoilé des déviations importantes par rapport aux prédictions réalisées dans le cadre du modèle standard de la physique des particules. De nouvelles mesures de l'asymétrie de charge réalisées au Tevatron (auprès du détecteur D0) et au LHC (auprès du détecteur ATLAS) sont présentées dans cette thèse.

Ce mémoire résume une grande partie de mon activité de recherche au cours des dix dernières années, c'est-à-diredepuis mon arrivée au CNRS et dans la Collaboration D0. Pendant ces années, j'ai eu le privilège de participer à une période exceptionnellement excitante dans la recherche à la frontière actuelle des hautes énergies. En effet, une nouvelle phase d'exploitation du collisionneur Tevatron, le Run II, venait tout juste de commencer. A l'époque, le Tevatron était le collisionneur avec l'énergie dans le centre de masse la plus élevée au monde. De plus, il était le seul collisionneur opérationnel avec une énergie et une luminosité suffisamment grandes pour fournir de grands échantillons des bosons vecteur de l'interaction faible, les bosons Z et W. Leurs propriétés avaient déjà été étudiées très précisément auprès du collisionneur LEP qui fonctionnait au CERN dans les années 1989-2000. Les résultats des quatre expériences auprès du LEP incluent une riche collection d'études précises de tous les aspects des propriétés des bosons Z et W. Ces résultats resteront, pendant au moins quelques décennies encore, une contribution incontournable à notre compréhension de l'interaction électrofaible. Cependant, la précisionexpérimentale sur l'une des observables, la masse du boson W, qui a été mesurée très précisément au LEP avec une incertitude relative de 4,1 * 10^-4 n'est pas suffisante pour l'un des principaux tests du modèle standard de l'interaction électrofaible. En effet, le MS prédit une relation entre les masses du quark top, du boson W et du boson de Higgs. Une mesure de la masse du quark top et de celle du boson W permet donc, dans le cadre du MS, de prédire la masse du boson de Higgs hypothétique. Le facteur limitant dans cette contrainte indirecte sur la masse du boson de Higgs est la pr\'ecision des mesures de m_W. De nouvelles mesures de précision de m_W sont donc une contribution importante aux tests du MS et à notre compréhension du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible. Une mesure de m_W dans l'éxpérience D0 est au coeur du travail qui est exposé dans ce mémoire.

The purpose of high energy physics is to improve our knowledge about the fundamental structure of matter, in particular about particles that constitute the world. One of these is the top quark, that was discovered in 1995 by the CFD and D0 collaborations at the Tevatron protons-antiprotons collider. One of the primary aim of the Tevatron has been then the fine study of the top quark propertiers, in particular the top-antitop production cross section. SDifferent analysis have been performed in the leptons, dileptons, and all-hadronic channels to determine accurately the values of these parmatersn and thus to test the validity of the Standard Model.The main goal of this thesis is to verify one of the theoretical predictions of the Standard Model of particle physics, the top-antitop production cross section, at the Tevatron collider. The channel studied is constituted by one muon, one tau lepton, their associated neutrinos, and two b-jets (one coming from the quark, the other one coming from a b anti-quark). The reconstruction and identification of jets, of muons, of taus (in particular with the use of a taus neural network), and the b-tagging of jets, represent the fundamental elements of this study. Endly, a good agreement between data and Monte Carlo simulation is obtained at the final stage of analysis. Moreover, the final measurement and the theoretical prediction at the NLL+NLO perturbations level are found to be compatible.; Le but premier de la physique des hautes énergies est d'améliorer notre connaissance de la structure fondamentale de la matière, et notamment des particules qui constituent le monde. L'une d'entre elles est le quark top, qui fut découvert en 1995 par les collaborations CDF et D0 auprès du collisionneur protons-antiprotons Tevatron. Un des buts principaux du Tevatron a été depuis l'étude fine des propriétés du quark top, et en particulier de la section efficace de production de paires top-antitop. Différentes analyses ont été menées dans les canaux leptons, dileptons, et tout hadronique afin de déterminer le plus précisément possible les valeurs de ces paramètres, et ainsi de tester la validité du Modèle Standard. Le but principal de cette thèse est de vérifier une des prédictions théoriques du Modèle Standard de la physique des particules, à savoir la section efficace de production top-antitop, auprès du collisionneur Tevatron. Le canal étudié est constitué d'un muon, d'un lepton tau, de leurs neutrinos associés, de de deux jets de quark b (l'un d'entre eux provenant d'un quark b, l'autre d'un anti-quark b). La reconstruction et l'identification des jets , des muons, des leptons taus (en particulier par l'utilisation d'un réseau de neurones dédié), et l'étiquetage des jets de b, représentent les éléments fondamentaux de cette étude. Au final, un bon accord entre les données et la simulation Monte Carlo est obtenu à la dernière étape de cette analyse. En outre, la mesure finale de la prédiction théorique au niveau NLL + NLO du calcul des pertubations sont compatibles.

The purpose of high energy physics is to improve our knowledge about the fundamental structure of matter, in particular about particles that constitute the world. One of these is the top quark, that was discovered in 1995 by the CDF and D0 collaborations at the Tevatron protons-antiprotons collider. One of the primary aim of the Tevatron has been then the fine study of the top quark properties, in particular the top-antitop production cross section. Different analysis have been performed in the leptons (μ,e,tau) + jets, dileptons, and all-hadronic channels to determine accurately the values of these parameters, and thus to test the validity of the Standard Model The main goal of this thesis is to verify one of the theoretical predictions of the Standard Model of particle physics, the top-antitop production cross section, at the Tevatron collider. The channel studied is constituted by one muon, one tau lepton, their associated neutrinos and two b-jets (one coming from a b quark, the other one coming from a b anti-quark. The reconstruction and identification of jets, of muons, of taus (in particular with the use of a tau neural network), and the b-tagging of jets, represent the fundamental elements of this study. Endly, a good agreement between data and Monte Carlo simulation is obtained at the final stage of the analysis. Moreover, the final measurement and the theoretical prediction at the NLL+NLO perturbations level are found to be compatible.; Le but premier de la physique des hautes énergies est d'améliorer notre connaissance de la structure fondamentale de la matière, et notamment des particules qui constituent le monde. L'une d'entre elles est le quark top, qui fut découvert en 1995 par les collaborations CDF et DØ auprès du collisionneur protons-antiprotons Tevatron. Un des buts principaux du Tevatron a été depuis l'étude fine des propriétés du quark top, et en particulier de la section efficace de production de paires top-antitop. Différentes analyses ont été menées dans les canaux leptons (μ,e,tau) + jets, dileptons, et tout hadronique afin de déterminer le plus précisément possible les valeurs de ces paramètres, et ainsi de tester la validité du Modèle Standard. Le but principal de cette thèse est de vérifier une des prédictions théoriques du Modèle Standard de la physique des particules, à savoir la section efficace de production top-antitop auprès du collisionneur Tevatron. Le canal étudié est constitué d'un muon, d'un lepton tau, de leurs neutrinos associés, et de deux jets de quark b (l'un d'entre eux provenant d'un quark b, l'autre d'un anti-quark b. La reconstruction et l'identification des jets, des muons, des leptons taus (en particulier par l'utilisation d'un réseau de neurones dédié), et l'étiquetage des jets de b, représentent les éléments fondamentaux de cette étude. Au final, un bon accord entre les données et la simulation Monte Carlo est obtenu à la dernière étape de cette analyse. En outre la mesure finale et la prédiction théorique au niveau NLL+NLO du calcul des perturbations sont compatibles.

The gauge symmetry is the heart of our understanding of the electroweak interaction and describes all the current experimental results. However, the intrinsic incompatibility between the gauge invariance and the mass of particles leads to the introduction of a new particle, the Higgs boson, for which we have no experimental evidence as of today. This thesis describes the Higgs boson search in the mu+tau final state in 7.3/fb of protons-antiprotons collisions at sqrt{s} = 1.96 TeV collected by the D0 detector at the Tevatron. This analysis completes the golden channels (dimuons, electron-muon, dielectrons) exploiting the decay chain H-> WW ->lvlv, which is the main Higgs boson decay mode in the mass window accessible to the Tevatron. Since the final state includes a tau lepton, work was done to improve their identification among jets. An increase of 15% was achieved thanks to the the following : changing tuning parameters for the tau identification neural network, use of the kinematical dependence of the algorithm performances, incorporation of the tau lepton life time information and full study of the additionnal information coming from the central preshower measurements. Then, since the dominant background of the mu+tau Higgs boson search is W+jets (where one jet fakes a tau), a method was developed to obtain good modeling of this background, not provided by the default simulation. This method is based, among other things, on the charge correlation between the muon and the tau candidate which allows for calibration of this background in the data excluding the signal region. Finally, all the kinematic and/or topological differences between the signal and the background were exploited to optimize this search, reaching an (observed) expected sensitivity of 7.8 (6.6) times the Standard Model for mH = 165 GeV/c2. In addition, this result was also interpreted in a fourth fermion generation scenario. For the first time, this analysis is included in the D0 and Tevatron combinations, both presented at Moriond EW and EPS 2011.; La notion de symétrie de jauge est au coeur de notre compréhension de l'interaction électrofaible et permet d'expliquer l'ensemble des observations expérimentales actuelles. Pourtant, l'incompatibilité intrinsèque entre l'invariance de jauge et la masse des particules nécessite d'introduire une nouvelle particule, le boson de Higgs, toujours non observée à ce jour. Cette thèse présente l'analyse de 7.3/fb de collisions protons-antiprotons à sqrt{s} = 1.96 TeV enregistrées par le détecteur D0 au Tevatron en vue de la recherche du boson de Higgs dans l'état final mu+tau. Cette analyse vient compléter les canaux principaux dimuons, électron-muon et diélectrons en exploitant également la désintégration H -> WW -> lvlv, majoritaire dans la fenêtre de masse accessible au Tevatron. L'état final contenant un lepton tau, leur identification parmi les jets a été améliorée d'environ 15% grâce au développement de plusieurs idées : l'ajustement des paramètres du réseau de neurones d'identification, la prise en compte de certaines dépendances cinématiques des performances de l'algorithme, l'exploitation du temps de vie du lepton tau et une étude exhaustive visant à inclure la mesure du détecteur de pieds de gerbe dans le processus d'identification. Dans un second temps, la recherche du boson de Higgs dans l'état final mu+tau étant dominée par le bruit de fond W+jets (où un jet est faussement identifié comme un lepton tau), une méthode a été élaborée pour obtenir une modélisation convenable de ce bruit de fond, non fournie par la simulation par défaut. Cette méthode est basée, entre autres, sur l'étude de la corrélation de charge entre le muon et le candidat tau qui permet de mesurer ce bruit de fond dans les données en excluant la région du signal. Ensuite, l'exploitation des cinématiques et/ou topologies différentes du signal et du bruit de fond a permis d'optimiser cette recherche atteignant alors une sensibilité attendue (observée) de 7.8 (6.6) fois le Modèle Standard pour une masse de 165 GeV/c2. Enfin, l'interprétation de l'analyse dans un scénario à quatre familles de fermions a été effectuée. Pour la première fois, cette analyse est incluse dans les combinaisons D0 et Tevatron présentées à Moriond EW et EPS 2011.

The top quark is the heaviest standard model quark. Discovered in 1995 by the two Tevatron experiments it has atypical properties. In particular its time life is so short that it decays before hadronizing, so the top quark mass could be measured with a high precision. Data collected by the DØ experiment between 2002 and 2009, which represent an integrated luminosity of 5.4 fb⁻¹, are used to measure the top quark mass by using the matrix element method in the three dilepton channels: dielectron, electron--muon and dimuon. The measured mass, 174.0 ± 1.8 (stat.) ± 2.4 (syst.) GeV, is in a good agreement with other measurements and limited by the systematic uncertainties for the first time in these channels. In this thesis different approaches have been studied to improve the accuracy of this measurement: the use of b-quark jet identification in order to optimize the selection of top--anti-top events and a better determination of the main systematic uncertainties. A special attention has been paid to the Monte-Carlo simulation of muons in DØ: the improved smearing procedure for the simulated muons, discussed in this thesis, will be used to increase the accuracy of the top properties measurements as well as the precision of many other DØ measurements.; Le quark top est le quark le plus lourd contenu dans le modèle standard. Découvert en 1995 par les deux expériences du Tevatron, il possède des caractéristiques atypiques telles qu'un temps de vie le plus court jamais observé qui le fait se désintégrer avant de pouvoir s'hadroniser et donne ainsi accès à sa masse dont sa mesure est alors d'une très grande précision. Les données accumulées par l'expérience DØ entre 2002 et 2009, représentant une luminosité intégrée de 5,4 fb⁻¹, sont utilisées pour effectuer cette mesure à partir de la méthode de l'élément de matrice dans les canaux di-leptoniques électron--électron, électron--muon et muon--muon. La valeur de la masse du quark top mesurée, 174.0 ± 1,8 (stat.) ± 2,4 (syst.) GeV, est en très bon accord avec les autres mesures effectuées. Sa précision est limitée, pour la première fois pour ces canaux, par les incertitudes systématiques. Dans cette thèse, plusieurs approches sont étudiées pour améliorer la précision de la mesure : l'utilisation d'informations sur l'identification de jets issus de quarks b afin d'optimiser la sélection des événements top--anti-top et une meilleure détermination des incertitudes systématiques principales. Une attention particulière est portée sur la simulation Monte-Carlo des muons à DØ : l'amélioration de l'ajustement de la résolution sur la mesure de l'impulsion transverse des muons simulés avec les données, discutée dans cette thèse, sera utilisée afin d'améliorer les prochaines mesures des propriétés du quark top ainsi que d'autres analyses menées dans l'expérience.

In the Standard Model of particle physics, the Higgs boson generates elementary particle masses. Current theoretical and experimental constraints lead to a Higgs boson mass between 114.4 and 158 GeV with 95% confidence level. Moreover, Tevatron has recently excluded the mass ranges between 100 and 109 GeV, 158 and 175 GeV with 95% confidence level. These results gives a clear indication to search for a Higgs boson at low mass. The DØ detector is located near Chicago, at the Tevatron, a proton-antiproton collider with an energy in the center of mass of 1.96 TeV. The topic of this thesis is the search for a Higgs boson in association with a Z boson. This channel is sensitive to low mass Higgs boson (bb close to 80% in this mass range. The decay channel ZH->nu nu bb studied has in the final state 2 heavy-flavor jets and some missing transverse energy due to escaping neutrinos. The heavy-flavor jets identification ("b-tagging") is done with a new algorithm (SLTNN) developped specifically for semi-leptonic decay of b quarks. The Higgs boson search analysis was performed with 3 fb-1 of data. The use of SLTNN increases by 10% the Higgs boson signal efficiency. The global analysis sensitivity improvement, however, is rather low (, Dans le Modèle Standard de la physiques des particules, le boson de Higgs permet de générer la masse des particules élémentaires. Les contraintes théoriques et expérimentales actuels imposent au boson de Higgs d'avoir une masse comprise entre 114.4 et 158 GeV à 95% de niveau de confiance. De plus, le Tevatron a récemment exclu la zone de masse entre 100 et 109 GeV, 158 et 175 GeV à 95% de niveau de confiance. Ces résultats confortent la recherche du boson de Higgs à basse masse dans la fenêtre encore ouverte. Le détecteur DØ est situé près de Chicago, au Tevatron, collisionneur protons-antiprotons avec une énergie dans le centre de masse de 1.96 TeV. Le sujet de cette thèse est la recherche du boson de Higgs produit en association avec un boson Z. C'est un canal sensible au boson de Higgs de basse masse (bb de l'ordre de 80% dans cette région en masse. Le canal d'étude ZH->nu nu bb a un état final composé de 2 jets de saveurs lourdes et de l'énergie transverse manquante emportée par les neutrinos. L'identification des jets de saveur lourde ("b-tagging") est réalisée à l'aide d'un nouvel algorithme que l'on a développé (SLTNN) : la méthode est basée sur la désintégration semi-leptonique des quarks b. L'analyse de recherche du boson de Higgs a été menée avec 3 fb−1 de données. L'utilisation de SLTNN a permis d'améliorer de 10% l'efficacité d'identification de boson de Higgs. En revanche, la sensibilté globale de l'analyse, une fois les bruits de fond et erreurs systématiques prises en compte, est très peu améliorée (

The Higgs boson is the missing piece of the particle physics standard model and it is therefore intensively searched for. This thesis presents the work performed for this search at low mass (100-150 GeV) in the ZH -> e+e-b{bar} channel, with 4.2 fb-1 of D0 data. First, the theoretical and experimental parts are described. Then my studies are elaborated for the identification of the electrons, in particular in the inter-cryostat region of the detector. Finally, the analysis for the Higgs search is presented in details and the obtained limits on the Higgs production cross section are given., Le boson de Higgs est le maillon manquant du modele standard de la physique des particules, et il fait l'objet d'intenses recherches au Tevatron. Cette these presente le travail realise pour la recherche du boson de Higgs de basse masse (100-150 GeV) dans le canal ZH ->e+e-b{bar}, avec les donnees du detecteur D0 correspondant a une luminosite integree de 4.2 fb-1. D'abord le cadre theorique et le dispositif experiemental sont decrits. Ensuite mes etudes sont elaborees pour l'identification des electrons, en particulier dans la region d'intercryostat du detecteur. Enfin, l'analyse de la recherche du Higgs est decrite en detail, et les limites sur la section efficace de la production du boson de Higgs sont presentees.

N° d'ordre : HRD 287; This document summarizes part of my research work performed during the last ten years. Two aspects are developped. One deals with achievements related to calorimeters and the other concerns the search for scalar top quark.; Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches résume une partie des travaux que j'ai réalisés ces dix dernières années dans le domaine de la physique des particules au sein d'expériences situées auprès de collisionneurs. Il est organisé en deux parties. La première concerne les réalisations instrumentales liées à la calorimétrie et la seconde résume les recherches du scalaire top, partenaire supersymétrique du quark top.

The top quark has been discovered in 1995 by CDF and D0 collaborations in proton-antiproton collisions at the Tevatron. The amount of data recorded by both experiments makes it possible to accurately measure the properties of this very massive quark. This thesis is devoted to the measurement of the top pair production cross-section via the strong interaction, in a final state composed of two electrons, two particle jets and missing transverse energy. It is based on a 1 fb-1 data set collected by the D0 experiment between 2002 and 2006.The reconstruction and identification of electrons and jets is of major importance in this analysis, and have been studied in events where a Z boson is produced together with one or more jets. The Z+jets process is indeed the dominant physics background to top pair production in the dielectron final state.The primary goal of this cross-section measurement is to verify Standard Model predictions. In this document, this result is also interpreted to indirectly extract the top quark mass. Moreover, the cross-section measurement is sensitive to new physics such as the existence of a charged Higgs boson. The selection established for the cross-section analysis has been used to search for a H+ boson lighter than the top quark, where the latter can decay into a W+ or H+ boson and a b quark. The model that has been studied makes the assumption that the H+ boson can only decay into a tau lepton and a neutrino., Le quark top a été découvert en 1995 par les collaborations CDF et D0 dans les collisions proton-antiproton du Tevatron. Aujourd'hui, la quantité de données collectées par chaque expérience est devenue suffisante pour étudier avec precision ce quark très massif. Cette thèse est consacrée à la mesure de la section efficace de production de paires de quarks top par interaction forte, dans un état final contenant deux électrons, deux jets de particules et de l'énergie transverse manquante. Elle utilise un échantillon de données de 1 fb-1 enregistré par l'expérience D0 entre 2002 et 2006.La reconstruction et l'identification des électrons et des jets sont primordiales pour cette analyse, et ont été étudiées dans une topologie où un boson Z est produit en association avec un ou plusieurs jets. Le processus Z+jets constitue en effet le bruit de fond physique dominant pour la production top-antitop dans l'état final diélectron.Le principal enjeu de la mesure de section efficace est la vérification des prédictions du Modèle Standard. Dans ce manuscrit, ce résultat est également interprété pour extraire de façon indirecte la masse du quark top. Par ailleurs, la mesure de la section efficace est sensible à une éventuelle manifestation de nouvelle physique telle que l'existence d'un boson de Higgs chargé. La sélection établie pour mesurer la section efficace de production top-antitop a été mise à profit pour rechercher un boson H+ plus léger que le quark top, ce dernier pouvant ainsi se désintégrer en un boson W+ ou H+ et un quark b. Dans le modèle étudié, le boson H+ se désintègre exclusivement en un lepton tau et un neutrino.

The origin of the electroweak symmetry breaking is one the pending questions at the beginning of the XXIst century. Imagined in the 1960's, the Higgs mechanism offers a theoretical solution to this problem, while predicting a new particle, the Higgs boson, undiscovered up to now.This particle has been searched with the D0 detector at the Tevatron hadronic collider, with a center of mass energy of 1,96 TeV. The analysis channel is $ZH\to\nunub\bbb$.For this search, an optimization of the trigger conditions specific to signals with jets plus missing transverse energy final states has been performed. Moreover, a tool was designed to measure the corresponding efficiencies.A precise determination of the jet energies is also an essential ingredient for this analysis. A method was developed in order to correct the simulated jets for the differences observed in jet energy scale, energy resolution and reconstruction efficiency between data and simulation.The data analysis, performed with an integrated luminosity of 2.1 fb$^{-1}$, did not reveal any excess. For a Higgs boson mass of 115 GeV, a limit has been set at 95\% C.L. on the cross section times branching fraction of $(p\bar{p}\to H(Z/W))\times(H\to b\bar{b})$, which is 7.5 times larger than the standard model value.; L'origine de la brisure de la symétrie électrofaible est une des questions qui reste en suspens en ce début de XXIe siècle. Imaginé dans les années 60, le mécanisme de Higgs offre une solution théorique à ce problème tout en prédisant une nouvelle particule, le boson de Higgs, non encore découverte à ce jour.Celui-ci a été recherché avec le détecteur D0 auprès du collisionneur hadronique Tevatron dont l'énergie dans le centre de masse est de 1.96 TeV. Le canal d'analyse choisi est $ZH\to\nunub\bbb$.Afin de mener à bien cette recherche, une optimisation des conditions de déclenchement spécifiques aux signaux dont l'état final est constitué de jets et énergie transverse manquante a été effectuée. De plus, un outil a été mis au point pour en mesurer les efficacités.Une détermination précise de l'énergie des jets est également un ingrédient indispensable de cette recherche. Une méthode a donc été développée afin de corriger les jets simulés des différences d'échelle d'énergie, de résolution en énergie et d'efficacité de reconstruction entre les données et la simulation.L'analyse des données, effectuée avec une luminosité intégrée de 2.1 fb$^{-1}$, n'a pas permis de mettre en évidence un signal. Pour un boson de Higgs de masse égale à 115 GeV, une limite à 95\% de niveau de confiance a été déterminée sur la section efficace multipliée par le rapport de branchement de $(p\bar{p}\to H(Z/W))\times(H\to b\bar{b})$. Elle est 7.5 fois plus grande que la valeur prédite par le Modèle Standard.

The Higgs mechanism provides the Standard Model with an appropriate theory of the origin of the mass of gauge bosons and elementary fermions. The Higgs boson has not yet been discovered, but a lower limit on its mass has been set at 114.4 GeV at 95% confidence level by the Lep collaborations. Higgs searches are now being pursued at the Tevatron, a proton - anti-proton collider with a centre-of- mass energy of 1.96TeV. At low mass the most sensitive channel is the associated production of a Higgs with a W boson. An analysis has been performed in the decay channel in which the Higgs goes into a bb pair and the W decays to a muon and a neutrino with 1 fb-1 of Run IIa data recorded by the DØ detector. The analysis relies on all the sub-detector components but most particularly on the calorimeter which is essential for reconstruction of the bb system. Good tracking and a b-identification neural network tool provide improved b-tagging performance which is crucial for this analysis. Because the energy resolution of jets is of paramount importance when hunting for a two-jet resonance bump, work has also been conducted on devising a better-performing calibration for jets which exhibit a muon and a neutrino in their fragmentation chain. The WH analysis is performed on a W+2 and W+3 jet event topology. Events containing a muon, missing transverse energy and two or three jets are selected; the jets are then b-tagged. The double-tagged and single-tagged channels are analysed separately so as to provide additional sensitivity. Signal-background separation via a neural network algorithm has furthermore been developed in the analysis in order to enhance sensitivity. This search for a standard Higgs boson has been conducted for Higgs masses ranging from 100GeV to 150GeV. Upper limits on production cross-section times branching ratio have been set. For a Higgs mass of 115GeV, the upper limit is set at 2.00 pb at 95% confidence level in the channel WH to munubb and 1.37 pb when combining the two channels WH to munubb and WH to enubb, which is to be compared to the theoretical prediction of 0.136 pb. Those results have been submitted for publication, and are used in the global combination of Cdf's and DØ's Higgs analyses.; Le mécanisme de Higgs fournit au Modéle Standard une théorie de l'origine de la masse des bosons de jauge et des fermions élémentaires. Le boson de Higgs n'a pas encore été découvert, mais une limite inférieure à sa masse a été posée à 114,4 GeV à 95% de niveau de confiance par les collaborations Lep. La recherche du Higgs continue maintenant au Tevatron, un collisionneur proton - anti-proton d'énergie dans le centre de masse de 1,96TeV. À basse masse le canal le plus sensible est la production associée d'un Higgs avec un boson W. Une analyse a été conduite dans le canal de désintégration dans lequel le Higgs donne une paire bb et le W se désintègre en un muon et un neutrino sur 1 fb-1 de données du Run II enregistrées par le détecteur DØ. L'analyse s'appuie sur tous les sous-systèmes du détecteur, tout particulièrement sur le calorimètre qui est un élément essentiel pour la reconstruction du système bb. Une bonne trajectographie et un réseau de neurones d'identification des jets de b fournissent un étiquetage des b performant, ce qui est crucial pour cette analyse. La résolution en énergie des jets étant de première importance lorsqu'on recherche une résonance de deux jets, un travail d'amélioration de la calibration en énergie des jets qui présentent un muon et un neutrino dans leur chaîne de désintégration a également été conduit. L'analyse WH est effectuée sur des évènements à topologie de type W + 2 jets et W + 3 jets. Des évènements contenant un muon, de l'énergie transverse manquante et deux ou trois jets sont sélectionnés ; les jets sont ensuite étiquetés selon leur saveur. Les canaux simplement et doublement étiquetés sont analysés séparément afin d'obtenir une sensibilité plus importante. L'introduction d'une séparation signal / bruit de fond par réseau de neurones a également permis d'augmenter la sensibilité. Cette recherche d'un boson de Higgs standard a été effectuée pour une masse du Higgs s'étalant entre 100 et 150 GeV. Des limites supérieures sur la section efficace de production multipliée par le rapport d'embranchement sont calculées. Pour une masse du Higgs de 115 GeV, la limite supérieure est de 2,00 pb à 95% de niveau de confiance dans le canal WH to munubb et de 1,37 pb si l'on combine les canaux WH to munubb et WH to enubb, à comparer à la valeur théorique de 0,136 pb. Ces résultats ont été soumis pour publication et sont utilisés dans la combinaison globale des analyses de recherche du Higgs par les collaboration Cdf et DØ.

An evidence of the existence of leptoquarks (LQ) would prove the validity of various extensions of the Standard Model of Particle Physics (SM). The search for first-generation leptoquarks presented in this dissertation has been performed by analyzing a 1.02 fb-1 sample of data collected by the D0 detector, events with a fi?nal state comprising two light jets and two electrons. The absence of an excess of events in comparison to SM expectations leads to exclude scalar LQ masses up to 292 GeV and vector LQ masses from 350 to 458 GeV, depending on the LQ-l-q coupling type. The great importance of a good jet energy measurement motivated the study of the instrumental backgrounds correlated to the calorimeter, as much as studies ofthe hadronic showers energy resolution in photon + jets events., La mise en évidence de leptoquarks (LQ) serait la preuve de l'existence de théories complémentaires du Modèle Standard (MS). La recherche de leptoquarks de premiére génération présentée dans cet ouvrage a été efféctuée par l'analyse d'un lot de 1.02 fb-1 de données de D0 pour des états fiénals composés de deux électrons et de deux jets légers. En l'absence d'excés d'événements par rapport aux prévisions du MS, nous avons pu exclure les masses de LQ scalaire jusqu' à 292 GeV et des masses de LQ vecteurs de 350 à 458 GeV, selon le type de couplage LQ-l-q. à L'importance de la mesure de l'énergie des jets a motivé une étude des bruits de fonds instrumentaux corrélés au calorimétre ainsi que l'étude de la résolution sur l'énergie des gerbes hadroniques d'événements photon + jets

N° d'ordre : DU 1770, EDSF : 541; The Standard Model gives a satisfying description of subatomic processes at low energy (This document reports the search for a supersymmetric signal characterized by the production of two stops decaying into two b-jets, one electron, one muon and missing energy. This study has been performed at the DØ experiment, located on the ring of Tevatron collider at FermiLab, (Chicago, USA), whose energy in the center of mass reaches sqrt{s} = 1.96 TeV. The data used for this analysis have been collected during Run IIa of DØ detector ; from april 2003 to march 2006 (~ 1fb^-1). The objects handled for this analysis require a good understanding of both calorimeters, muon detectors and trackers.As Tevatron is an hadronic collider and the number of Standard Model processes with the same signature as the signal is low, the background is thus dominated by QCD processes. After the selection cuts, no excess of data has been observed with respect to the Standard Model expectation. DØ experiment sensibility has been improved and the 95% CL exclusion area in [m˜_ nu,m˜_t1 ], extended up to stop masses of 170 GeV/c2 and sneutrino masses of 105 GeV/c2.Besides, a part of my work for the collaboration consisted in elaborating a tool to discriminate calorimetric objects at level 3 trigger system ; and also in calibrating the two simulated level 1 readouts.; Le Modèle Standard fournit une explication satisfaisante des phénomènes subatomiques à basse énergie (Le travail présenté dans ce document concerne la recherche d'un signal supersymétrique caractérisé par la production de deux stops se désintégrant en deux jets de b, un électron, un muon et de l'énergie manquante. Cette étude a été menée auprès de l'expérience DØ, située sur l'anneau du Tevatron à FermiLab (Chicago, USA) et dont l'énergie dans le centre de masse atteint 1,96 TeV. L'analyse de ce signal porte sur les données collectées pendant la phase IIa du détecteur DØ, d'avril 2003 à mars 2006 (~1fb^-1). L'étude d'un tel signal requiert une bonne maîtrise des différents sous-détecteurs ; aussi bien du calorimètre (électron, jet et énergie transverse manquante) que des détecteurs de muon et des trajectographes.Le Tevatron est un collisionneur hadronique et le nombre de processus du Modèle Standard présentant la même signature que le signal recherché est faible. Le bruit de fond de cette analyse est donc dominé par les processus QCD. Après l'application de critères de sélection permettant de diminuer principalement cette contribution, aucun excès significatif des données par rapport aux prévisions du Modèles Standard n'a été observé. La sensibilité de l'expérience DØ a été améliorée et le domaine d'exclusion dans le plan [m˜_nu,m˜_t1 ] étendu jusqu'à des masses de stop de 170 GeV/c2 et de sneutrino de 105 GeV/c2.De plus, une partie de mon travail préparatoire a consisté dans l'élaboration d'un outil de discrimination des objets calorimétriques au niveau 3 de déclenchement ; ainsi que la calibration des deux chaînes de lecture simulées au niveau 1.

The standard model of particle physics is the model of reference to explain the subatomic phenomena. This theoretical model has been successful for about 35 years. Although it has never been directly refuted, it has some theoretical and experimental limitations at high energy. That is why several new theories are trying to propose some extensions for this model. The supersymmetry is a possible extension, which is appreciated for its theoretical neatness. The work, which is presented in this manuscript, is interested in the search for a supersymmetric signal. The main feature of this signal are the presence of four b-jets and the high transverse missing energy. This search have been performed with the Run II data collected with the D0 detector from April 2003 to March 2006 (~1 fb¬-1).The signature of such a topology needs a good energy resolution for the jets and a precise measure of the transverse missing energy. Consequently, it is essential first to understand the informations from the calorimeter which is one of the crucial parts of the detector for such a search. The presence of the b-jets in the final state implies a efficient b-tagging. The b-tagging is a discriminant variable for the signal with respect to the standard model background. The hadronic colliders like the TeVatron are characterized by a QCD cross section which is many orders of magnitude larger than the supersymmetric signal cross section. Therefore, it is important to find fast and efficient selection cuts based on the calorimeter at the trigger level. The most important part of my work before the signal search has been dedicated on the study and the design of the trigger conditions for the jets and transverse missing energy signals.The goal of this analysis has been to improve the actual supersymmetric; Le modèle standard est le modèle théorique de référence pour expliquer les phénomènes subatomiques. Jamais directement mis en défaut et couronné de succès depuis des dizaines d'années, il souffre néanmoins d'imperfections théoriques et peine à expliquer certains phénomènes physiques observés à hautes énergies. Pour ces raisons, plusieurs théories proposent des extensions de ce modèle. La supersymétrie, appréciée pour son élégance théorique, est l'une d'entre elles. Le travail présenté dans ce manuscrit concerne la recherche d'un signal supersymétrique, dont les caractéristiques principales sont la présence de plusieurs jets de quark b et une forte énergie transverse manquante. L'analyse de ce signal est effectuée sur les données du Run II collectées par le détecteur D0 d'avril 2003 à mars 2006 (~1 fb¬-1).La signature d'une telle topologie implique une bonne résolution sur l'énergie des jets, ainsi qu'une mesure précise de l'énergie transverse manquante. Par conséquent, il faut au préalable bien comprendre les informations recueillies par le calorimètre, une des parties cruciale du détecteur pour cette analyse. La présence de plusieurs quarks de saveurs lourdes dans l'état final nécessite un étiquetage maîtrisé des jets de quark b. Cet étiquetage est une variable fortement discriminante entre le signal et le bruit de fond du modèle standard.Les collisionneurs hadroniques comme le TeVatron ont une section efficace de QCD inclusive des ordres de grandeurs supérieurs à celle du signal recherché dans cette analyse. Il faut donc être en mesure de trouver des coupures rapides et efficaces dès le système de déclenchement du détecteur. L'essentiel de mon travail de préparation à l'analyse porte sur la mise au point et l'étude de conditions de déclenchement basées sur le calorimètre et permettant de sélectionner efficacement les signaux caractérisés par la présence de jets et d'énergie transverse manquante.

This document presents a summary of my research work during the past 7 years for the preparation of the D0 experiment at Fermilab and the analysis of the data collected at the Tevatron hadron collider. It mainly focuses on two topics: trigger and direct search for new phenomena, particularly on supersymmetry and standard model Higgs boson searches., Ce mémoire d'HDR présente une synthèse des travaux que j'ai effectués depuis 7 ans pour la préparation de l'expérience D0 à Fermilab et l'analyse des données du collisionneur à hadrons Tevatron. Il présente deux thématiques principales : système de déclenchement et recherche de nouvelle physique, notamment la recherche de particules supersymétriques et du boson de Higgs du modèle standard.

Depuis le démarrage du Run IIa du Tevatron en 2001, l'expérience DØ enregistre les produits de collisions p¯p à une énergie dans le centre de masse de 1,96TeV. Tout d'abord, les travaux de développement d'une carte électronique pour le système de déclenchement de niveau 2 de DØ sont présentées. Ces cartes ont été installées en 2003 et fonctionnent parfaitement depuis cette date. Les performances de la reconstruction de l'énergie transverse manquante (/ ET) sont ensuite décrites. Cette quantité est importante en collisionneur de hadrons notamment pour les recherches de nouvelles particules. Enfin, les squarks et les gluinos, partenaires supersymétriques des quarks et des gluons, seraient les particules supersymétriques les plus abondamment produites au Tevatron si leur masse est suffisamment faible. Ces particules ont été recherchées dans 0,96 fb-1 de données enregistrées par DØ lors du Run IIa. L'état final considéré est celui composé de jets et d'une grande énergie transverse manquante. Les nombres d'événements observés sont en bon accord avec les prédictions du modèle standard. Des limites inférieures à 95% de niveau de confiance sur la masse des squarks et des gluinos ont été obtenues dans le cadre du modèle mSUGRA. Les contributions à d'autres analyses des données de DØ sont également décrites. Ces analyses sont la recherche des leptoquarks de première génération et des squarks dans la topologie jets+t(s)+/ ET . La possibilité d'interpréter les résultats des analyses jets+/ ET dans un modèle "Little Higgs" est alors discutée.

The standard model of particle physics is the model of reference to explain the subatomic phenomena. This theoretical model has been successful for about 35 years. Although it has never been directly refuted, it has some theoretical and experimental limitations at high energy. That is why several new theories are trying to propose some extensions for this model. The supersymmetry is a possible extension, which is appreciated for its theoretical neatness. The work, which is presented in this manuscript, is interested in the search for a supersymmetric signal. The main feature of this signal are the presence of four b-jets and the high transverse missing energy. This search have been performed with the Run II data collected with the D0 detector from April 2003 to March 2006 (~1 fb¬-1).The signature of such a topology needs a good energy resolution for the jets and a precise measure of the transverse missing energy. Consequently, it is essential first to understand the informations from the calorimeter which is one of the crucial parts of the detector for such a search. The presence of the b-jets in the final state implies a efficient b-tagging. The b-tagging is a discriminant variable for the signal with respect to the standard model background. The hadronic colliders like the TeVatron are characterized by a QCD cross section which is many orders of magnitude larger than the supersymmetric signal cross section. Therefore, it is important to find fast and efficient selection cuts based on the calorimeter at the trigger level. The most important part of my work before the signal search has been dedicated on the study and the design of the trigger conditions for the jets and transverse missing energy signals.The goal of this analysis has been to improve the actual supersymmetric, Le modèle standard est le modèle théorique de référence pour expliquer les phénomènes subatomiques. Jamais directement mis en défaut et couronné de succès depuis des dizaines d'années, il souffre néanmoins d'imperfections théoriques et peine à expliquer certains phénomènes physiques observés à hautes énergies. Pour ces raisons, plusieurs théories proposent des extensions de ce modèle. La supersymétrie, appréciée pour son élégance théorique, est l'une d'entre elles. Le travail présenté dans ce manuscrit concerne la recherche d'un signal supersymétrique, dont les caractéristiques principales sont la présence de plusieurs jets de quark b et une forte énergie transverse manquante. L'analyse de ce signal est effectuée sur les données du Run II collectées par le détecteur D0 d'avril 2003 à mars 2006 (~1 fb¬-1).La signature d'une telle topologie implique une bonne résolution sur l'énergie des jets, ainsi qu'une mesure précise de l'énergie transverse manquante. Par conséquent, il faut au préalable bien comprendre les informations recueillies par le calorimètre, une des parties cruciale du détecteur pour cette analyse. La présence de plusieurs quarks de saveurs lourdes dans l'état final nécessite un étiquetage maîtrisé des jets de quark b. Cet étiquetage est une variable fortement discriminante entre le signal et le bruit de fond du modèle standard.Les collisionneurs hadroniques comme le TeVatron ont une section efficace de QCD inclusive des ordres de grandeurs supérieurs à celle du signal recherché dans cette analyse. Il faut donc être en mesure de trouver des coupures rapides et efficaces dès le système de déclenchement du détecteur. L'essentiel de mon travail de préparation à l'analyse porte sur la mise au point et l'étude de conditions de déclenchement basées sur le calorimètre et permettant de sélectionner efficacement les signaux caractérisés par la présence de jets et d'énergie transverse manquante.

Supersymmetry, extension of the Standard Model of Particle Physics (SM), is searched for by trying to observe the supersymmetric partner of bottom quark (sb). This search is performed using events with a final state comprising two acoplanar b-quark jets and missing transverse energy (MET) and coming from a sample of 992~pb-1 of data collected by the D0 detector at the TeVatron, the Fermilab ppbar collider. The absence of an excess of events in comparison to MS expectations leads to exclude sb masses up to 201~GeV, neutralino masses up to 94~GeV. The MET has been studied under two points of view, because of its fundamental role in this search. First, at the level of the trigger system which allows the online selection candidate events, and then, within the framework of the ALPGEN generator, the simulation of the Z boson transverse momentum which appears as MET when the Z boson decays into neutrino., La supersymétrie, qui permet de combler certaines lacunes du Modèle Standard de la physique des particules (MS), est recherchée par la tentative d'observation du partenaire supersymétrique du quark bottom (sb). Cette recherche est effectuée avec des événements d'état final composé de deux jets de quarks b acoplanaires et d'énergie transverse manquante (MET) et issus d'un lot de 992 pb-1 de données collectées par le détecteur D0 auprès du TeVatron, le collisionneur ppbar de Fermilab. L'absence d'excès d'événements par rapport aux prévisions du MS conduit à exclure les masses de sb jusqu'à 201 GeV, et les masses de neutralino jusqu'à 94 GeV. De par le rôle essentiel que joue ici la MET, celle-ci a été étudiée sous deux aspects. Tout d'abord, au niveau du système de déclenchement qui sélectionne en ligne les événements, puis, via la simulation de l'impulsion transverse du boson Z, par le générateur ALPGEN, qui apparait comme de la MET si le Z se désintègre en neutrinos.

Supersymmetry is one of the most natural extensions of the Standart Model. At low energy it may consist in the Minimal Supersymmetric Standart Model which is the framwork chosen to perform the search of the stop with 350pb-1 of data collected by DØ during the RunIIa period of the TeVatron. We selected the events with an electron, a muon, missing transverse energy and non isolated tracks, signature for the stop decay in 3-body. Since no significatif excess of signal is seen, the results are interpreted in terms of limit on thestop production cross-sections, in such a way that we extend the existing exclusion region in the parameter space (Mstop-Msneutrino) up to stop masses of 168 (140) GeV for sneutrino masses of 50 (94) GeV. Finally, because of the crucial role of the electromagnetic calorimeter, a fine calibration was performed using Z-->ee events, which improved significatively the energiy resolution., La supersymétrie semble être l'extension naturelle du Modèle Standard la plus naturelle. A basse énergie elle peut consister au Modèle Standard Supersymétrique Minimal (MSSM) qui ici est le cadre de la recherche du squark top, grâce à 350 pb-1 de données récoltées par l'expérience DØ lors du RunIIa du TeVatron. Nous avons sélectionné les évènements avec un électron, un muon, de l'énergie transverse manquante et des traces non isolées, signature de la désintégration du stop en trois corps ( ). En l'absence d'un excès significatif d'évènements de ce signal, les résultats ont été interprétés en terme de limites de section efficaces de production du stop permettant d'étendre la région d'exclusion dans l'espace des paramètres ( ) existante jusqu'à des masses de stop de 168 (140) GeV pour une masse de sneutrino de 50 (94) GeV. En raison du rôle majeur du calorimètre électromagnétique dans beaucoup de recherches effectuées dans DØ, une calibration fine de celui-ci a été effectuée en utilisant des évènements avec des désintégrations , améliorant notablement la résolution de l'énergie mesurée

N° d'ordre : DU 1663, EDSF 492, PCCF T 0604; In the framework of the mSUGRA model which provides a simple breaking mecha-nism of supersymmetry, sparticles with masses beyond the kinematic reach of the LEPII experiments may be produced at the Tevatron $p\overline {p}$ collider at a center of masse energy of 1.96 TeV. A promising source of sparticles at the Tevatron collider is the associated production of the lightest chargino, $\tilde {chi}_1^± $, and the next to lightest neutralino, $\tilde {chi}_2^0$. Leptonic decay modes, $\tilde {chi}_2^0\to\tilde {chi}_1^0 $ l +l -and $\tilde {chi}_1^± \to\tilde {chi}_1^0 $ l±\nu_l, lead to a clean detector signature with three leptons and a large amount of missing transverse energy. In order to increase the sensitivity to signal in regions of mSUGRA parameters space leading to a very soft third lepton with small reconstruction efficiency, a selection based on two like sign leptons plus missing transverse energy has been developped. The particular signature with two like sign muons is presented in this dissertation. No evidence for supersymmetry has been observed in a dataset collected from april 2002 to February 2006 with the DØ detector at the Tevatron collider and corres-ponding to an integratedluminosity of 0.9f b−1. Then, limits on the product of the cross-section and the leptonic branching ratio, $\sigma (p\overline {p}\to\ tilde {chi}_1^± \tilde {chi}_2^0)$ ×BR(3ℓ), have been set as a function of the $\tilde {chi}_1^± $ mass. The results obtained with the like sign dimuon selection have been combined with the results of three trilepton selections. For mSUGRA models with enhanced leptonic decays, a $\tilde {chi}_1^± $ mass limit of 140 GeV/c2 has been derived at 95% confidence level.; Dans le cadre du modèle mSUGRA qui décrit un mécanisme de brisure simple de la supersymétrie, des sparticules avec des masses au-delà des limites fixées par les expériences de LEPII peuvent être produites au Tevatron, collisionneur $p\overline {p}$ délivrant une énergie de 1.96 TeV dans le centre de masse. Un canal privilégié pour la découverte de la supersymétrie au Tevatron est la production associée du plus léger chargino,$\tilde {chi}_1^± $ et du second plus léger neutralino, $\tilde {chi}_2^0$. Les modes de désintégration leptoniques, $\tilde {chi}_2^0\to\tilde {chi}_1^0 $ l +l -et $\tilde {chi}_1^± \to\tilde {chi}_1^0 $ l ±\nu_l, conduisent à une signature claire avec trois leptons et une quantité significative d'énergie transverse manquante. De manière à augmenter la sensibilité au signal dans des régions de l'espace des paramètres conduisant à un troisième lepton très mou présentant une faible efficacité de reconstruction, une sélection avec deux leptons de même signe et de l'énergie transverse manquante a été développée. Le cas particulier du canal dimuon de même signe est étudié dans ce manuscrit. Aucune preuve de l'existence de la supersymétrie n'a pu être mise en évidence à partir des données acquises entre avril 2002 et février 2006 par le détecteur DØ du Tevatron et représentant une luminosité intégrée de 0.9 fb−1.Des limites sur le produit de la section efficace de production du signal fois le rapport d'embranchement en trois leptons, $\sigma (p\overline {p}\to\ tilde {chi}_1^± \tilde {chi}_2^0)$ ×BR(3ℓ), ont alors été déterminées en fonction de la masse du $\tilde {chi}_1^± $. Les résultats ainsi obtenus par la sélection dimuon de même signe ont été combinés avec les résultats de sélections trilepton. Pour des configurations de type mSUGRA avec des désintégrations leptoniques favorisées, une limite de 140 GeV/c2 est obtenue sur la masse du $\tilde {chi}_1^± $.

In the framework of the mSUGRA model which provides a simple breaking mechanism of supersymmetry, sparticles with masses beyond the kinematic reach of the LEP II experiments may be produced at the Tevatron pp colider at a center of masse energyu of 1,96 TeV.; Dans le cadre du modèle mSUGRA qui décrit un mécanisme de brisure simple de la supersymétrie, des sparticules avec des masses au-delà des limites fixées par les expériences de LEP II peuvent être produites au Tevatron, collisionneur pp délivrant une énergie de 1.96Tev dans le centre de masse. Un canal privilégié pour la découverte de la supersymétrie au Tevatron est la production associée du plus chargé chargino, chi-+, et du second plus léger neutralino, chi 20. Les modes de désintégrations leptoniques, chi20->chi10l+l- et chi1+-->chi10l+-nul, conduisent à une signature claire avec trois leptons et une quantité significative d'énergie transverse manquante. De manière à augmenter la sensibilité au signal dans des régions de l'espace des paramètres conduisant à un troisième lepton très mou présentant une faible éfficacité de reconstruction, une sélection avec deux leptons de même signe et de l'énergie transverse manquante a été développée. Le cas particulier du canal dimuon de même signe est étudié dans ce manuscrit

In the framework of the mSUGRA model which provides a simple breaking mechanism of supersymmetry, sparticles with masses beyond the kinematic reach of the LEP II experiments may be produced at the Tevatron pp colider at a center of masse energyu of 1,96 TeV.; Dans le cadre du modèle mSUGRA qui décrit un mécanisme de brisure simple de la supersymétrie, des sparticules avec des masses au-delà des limites fixées par les expériences de LEP II peuvent être produites au Tevatron, collisionneur pp délivrant une énergie de 1.96Tev dans le centre de masse. Un canal privilégié pour la découverte de la supersymétrie au Tevatron est la production associée du plus chargé chargino, chi-+, et du second plus léger neutralino, chi 20. Les modes de désintégrations leptoniques, chi20->chi10l+l- et chi1+-->chi10l+-nul, conduisent à une signature claire avec trois leptons et une quantité significative d'énergie transverse manquante. De manière à augmenter la sensibilité au signal dans des régions de l'espace des paramètres conduisant à un troisième lepton très mou présentant une faible éfficacité de reconstruction, une sélection avec deux leptons de même signe et de l'énergie transverse manquante a été développée. Le cas particulier du canal dimuon de même signe est étudié dans ce manuscrit

Although the standard model of particle physics agrees perfectly with experimental data, it is unlikely the final theory describing particles and their interactions. New phenomena has been searched in the jets and missing transverse energy topology. Such phenomena may be due to the pair production of leptoquarks decaying into a quark and a neutrino or the pair production of stops decaying into a charm and a neutralino which is assumed to be the lightest supersymmetric particle. These searches have been performed with the D0 detector at hadronic collider TeVatron with a center of mass energy of 1.96 TeV.This kind of searches needs a good understanding of the jet energy calibration. The determination of the relative jet energy scale has allowed us to reduce the systematic uncertainties on the jet energy measurement when comparing the data and the simulation. Moreover a new method has been developed in order to correct simulated jets for the differences observed in the jet energy scale, the jet energy resolution and the jet reconstruction efficiency between the data and the simulation.The data analysis, performed with an integrated luminosity of 310 pb$^{-1}$, has not observed any excess. This result are interpreted in terms of limit on the mass of the particles : leptoquarks with a mass smaller than 136 GeV and stops with a mass smaller than 131 GeV, for a neutralino mass equal to 46 GeV, are excluded with 95% confidence level., Même si le modèle standard de la physique des particules est en parfait accord avec les mesures expérimentales, il n'est certainement pas la théorie ultime décrivant les particules et leurs interactions. Des signaux de nouvelle physique, pouvant être dus à la production par paire de leptoquarks se désintégrant en un quark et un neutrino ou à la production par paire de stops se désintégrant en un quark charmé et un neutralino (supposé être la particule supersymétrique la plus légère), ont été recherchés dans la topologie à jets et énergie transverse manquante. Ces recherches ont été effectuées avec le détecteur D0 situé auprès du collisionneur hadronique TeVatron dont l'énergie dans le centre de masse est de 1.96 TeV.Ce type de recherche nécessite une bonne compréhension de la mesure de l'énergie des jets. La détermination de l'échelle relative d'énergie des jets a permis de réduire les erreurs systématiques liées à la mesure de l'énergie des jets lorsque l'on compare les données et la simulation. De plus, une nouvelle méthode de correction des jets simulés a été développée pour tenir compte des différences d'échelle d'énergie, de résolution en énergie et d'efficacité de reconstruction des jets entre les données et la simulation. L'analyse des données, effectuée avec une luminosité intégrée de 310 pb$^{-1}$, n'a pas permis de mettre en évidence un excès. Cette absence de signal est interprétée en terme de limite sur la masse des particules : les leptoquarks de masse inférieure à 136 GeV et les stops de masse inférieure à 131 GeV, pour une masse de neutralino égale à 46 GeV, sont exclus avec un niveau de confiance de 95%.

This thesis deals with the search for electroweak production of the top quark (single top in $s$ and $t$ channels) in ppbar collisions at the Tevatron in the D0 eperiment with an integrated luminosity of 370~pb$^{-1}$. This process has not been obbserved yet.Identifying the bottom qurk jet from the top decay plays a major role in this analysis. Impact parameters of tracks attached to a jet are converted into the probability for the jet to originate from the primary vertex. This algorithm has a 45% tagging efficiency for a 0.5% mistag rate.The searched signature consists in 2 to 4 jets with at least one bottom quark jet, one charged lepton and missing energy. A multivariate analysis is needed to separate the signal from the main backgrounds. The achieved sensitivity is not sufficient enough to reach observation and we computed upper limits at the 95% confidence level of 5~pb ($s$-channel) and 4.3~pb ($t$-channel) on single top production cross-sections., Cette thèse porte sur l'étude de la production électrofaible du quark top (voies $s$ et $t$) dans les collisions ppbar au Tevatron dans l'expérience D0 pour une luminosité intégrée de 370~pb$^{-1}$. Ce processus reste inobservé.L'identification du jet de quark beau issu de la désintégration du top joue un rôle central dans l'analyse.Les paramètres d'impact des traces associées à un jet sont convertis en une probabilité que ce jet provienne du vertex primaire. Cet algorithme atteint une efficacité de 45% pour environ 0.5% de bruit de fond.La signature recherchée consiste en 2 à 4 jets, dont un jet de quark beau, un lepton chargé et de l'énergie manquante. Une analyse multivariable est développée pour séparer le signal des fonds dominants. La sensibilité de l'analyse ne permet pas encore la mise en évidence du signal et des limites supérieures à 95% de niveau de confiance sur les sections efficaces de production de 5~pb (voie $s$) et 4.3~pb (voie $t$) sont obtenues.

The top quark (t) discovered in 1995, could manifest the existence of new interactions. The ttbar pair production is a background in analysis that search for rare decays.The Tevatron is a proton/antu-proton collider with an energy of 1.96 TeV in the centre of mass. It produces ttbar paris with a theoritical cross section of 7 pb.The ttbar production cross section is measured in the "electron+jets" channel with the D0 detector, using an integrated luminosity of 360pb-1. The topological differences are utilised to estimate the number of signal events within a sample enriched in W boson electronic decays. The result is 9.0 +/- 2.0 +/- 1.7 +/- 0.- pb.The Calorimeter is essential in this measurement. The non-linearities and the gains of the calorimeter readout electronics are calibrated. The noise suppression algorigthm T42 is presented. It keeps cells with a signal above 4 sigma and their direct neighbors with a signal above 2.5sigma.; Le quark top (t) découvert en 1995, pourrait être le sujet de la manifestation de nouvelles interactions et sa production en paires ttbar est un bruit de fond pour la recherche de processus rares.Le Tevatron, collisionneur proton/anti-proton avec une énergie dans le centre de masse de 1.96 TeV, produit des paires top/anti-top avec une section efficace théorique de 7 pb.La section efficace de production ttbar est mesurée dans le canal "électron+jets" en utilisant une luminosité intégrée de 360 pb-1 prise avec le détecteur D0. Dans un lot enrichi en désintégrations électronique de bosons W, le nombre d'évènments de signal est estimé grâce à des critères topologiques. La mesure est 9.0 +/- 2.0 +/- 1.7 +/- 0.- pb.La calibration des gains et des non-linéarités de l'électronique du calorimètre, essentiel à cette mesure, est effectuée. L'algorithme T42 est présenté, il permet une suppression du bruit électronique du calorimètre en conservant les signaux de plus de 4sigma et leurs voisins directs de plus de 2.5sigma.

The top quark (t) discovered in 1995, could manifest the existence of new interactions. The ttbar pair production is a background in analysis that search for rare decays.The Tevatron is a proton/antu-proton collider with an energy of 1.96 TeV in the centre of mass. It produces ttbar paris with a theoritical cross section of 7 pb.The ttbar production cross section is measured in the "electron+jets" channel with the D0 detector, using an integrated luminosity of 360pb-1. The topological differences are utilised to estimate the number of signal events within a sample enriched in W boson electronic decays. The result is 9.0 +/- 2.0 +/- 1.7 +/- 0.- pb.The Calorimeter is essential in this measurement. The non-linearities and the gains of the calorimeter readout electronics are calibrated. The noise suppression algorigthm T42 is presented. It keeps cells with a signal above 4 sigma and their direct neighbors with a signal above 2.5sigma.; Le quark top (t) découvert en 1995, pourrait être le sujet de la manifestation de nouvelles interactions et sa production en paires ttbar est un bruit de fond pour la recherche de processus rares.Le Tevatron, collisionneur proton/anti-proton avec une énergie dans le centre de masse de 1.96 TeV, produit des paires top/anti-top avec une section efficace théorique de 7 pb.La section efficace de production ttbar est mesurée dans le canal "électron+jets" en utilisant une luminosité intégrée de 360 pb-1 prise avec le détecteur D0. Dans un lot enrichi en désintégrations électronique de bosons W, le nombre d'évènments de signal est estimé grâce à des critères topologiques. La mesure est 9.0 +/- 2.0 +/- 1.7 +/- 0.- pb.La calibration des gains et des non-linéarités de l'électronique du calorimètre, essentiel à cette mesure, est effectuée. L'algorithme T42 est présenté, il permet une suppression du bruit électronique du calorimètre en conservant les signaux de plus de 4sigma et leurs voisins directs de plus de 2.5sigma.

Composition du jury : Philippe Schwemling (president), Bernard Andrieu, Gregorio Bernardi, Dominique Pallin (rapporteur), Vanina Ruhlmann-Kleider, John Womersley (rapporteur); The top quark, whose mass approches the electroweak symmetry breaking scale, is by far the heaviest known elementary particle. New physics is therefore expected to have its most important effect in the top sector. The Tevatron is, currently, the only collider able to produce the top quark. Among all possible production processes in the standard model, the top-antitop pair production via strong interaction, first observed in 1995, is the one with the largest cross section. The production via electroweak interaction (known as single top production), more difficult to extract from the background because of a lower cross section and of a lower signal to background ratio, has never been observed. In this thesis, we have searched for these processes by studying proton-antiproton collisions at sqrt(s)=1.96 TeV produced by the Tevatron and detected with the D0 detector. The experimental study of the top quark is very sensitive to the quality of the data taken by the calorimeter. This detector showed, at the beginning of the Run II, rather important noise problems. Having identified the origin of the noise, new treatments at the offline level were implemented and their effects studied. It has been shown that these treatments reduce very significantly the effect of the noise in the reconstruction of physical quantities without notable degradation of the signal. Within the standard model, the top quark decays into Wb with a branching ratio close to 100%. Leptonic decays of the W into electron + neutrino have been used to identify the W from the top decay. The main backgrounds to the single top signal (W+jets and QCD) are made essentially of light quark jets in the final state. Two b-tagging algorithms have therefore been applied in order to improve the signal to background ratio. No evidence for electroweak top quark production has been found. Upper limits at the 95% confidence level on the observed (expected) cross sections have be computed. They are found to be 14.3 (11.3) pb for the s-channel, 27.7 (21.5) pb for the t-channel and 28 (19.8) pb for the sum of the two channels.; Le quark top, dont la masse est de l'ordre de grandeur de l'échelle de brisure de la symétrie électrofaible, est de loin la particule élémentaire la plus lourde connue à ce jour. Cette propriété laisse penser qu'une éventuelle physique au-delà du modèle standard devrait se manifester d'abord dans le secteur du top. Le Tevatron est, actuellement, le seul accélérateur pouvant produire le quark top. Parmi tous les processus de production du top dans le modèle standard, ceux de production de paire top-antitop par interaction forte, observés pour la première fois en 1995, ont les sections efficaces les plus importantes. Les processus de production par interaction faible (encore appelés single top), plus difficile à mettre en évidence car de sections efficaces plus faibles et avec un rapport signal/bruit moins favorable, n'ont jamais été observés. Leur intérêt théorique est considérable puisqu'ils permettront de tester la théorie électrofaible dans le secteur où elle est le moins bien connue. Ces processus ont été recherchés dans cette thèse en étudiant les collisions proton-antiproton à sqrt(s)=1.96 TeV produites par le Tevatron, et enregistrées grâce au détecteur D0. L'étude expérimentale du quark top dépend de manière cruciale de la qualité des données recueillies dans le calorimètre. Ce dernier présentait, au début du Run II, des problèmes de bruit assez importants. Après avoir identifié l'origine du bruit, des traitements au niveau de la reconstruction hors-ligne ont été mis en œuvre et leurs effets étudiés. Il a ainsi été possible de réduire de manière importante l'impact du bruit sur la reconstruction des objets physiques sans dégradation notable de signal. Dans le cadre du modèle standard, le top se désintègre en Wb avec un rapport d'embranchement proche de 100%. La désintégration du W en électron + neutrino a été utilisé pour identifier le W issu de la désintégration du top. Les principaux bruits de fond au signal du single top (W+jets et QCD) contiennent essentiellement des jets de quarks légers dans l'état final. Deux algorithmes d'étiquetage des jets de quark b ont donc été utilisés pour augmenter le rapport signal/bruit. Aucun signal n'a été mis en évidence. Les limites observées (attendues) à 95% de niveau de confiance sur les sections efficaces de production sont de 14.3 (11.3) pb pour la voie s, 27.7 (21.5) pb pour la voie t et 28 (19.8) pb pour la somme des deux voies.

L'expérience D0 se déroule au laboratoire Fermilab situé aux Etats-Unis. Elle étudie les collisions proton-antiproton à une énergie dans le centre de masse de 1,96 TeV fournies par l'accélérateur TeVatron. L'acquisition des données par le détecteur D0 utilise un système de déclenchement sophistiqué permettant de sélectionner les collisions présentant un potentiel de physique intéressant. Le processeur électronique L2STT permet de déclencher sur la présence de particules à longue durée de vie dans l'état final. C'est par exemple le cas de la désintégration du Higgs en une paire de quarks b. Sa conception bénéficie des avancées récentes dans le domaine des hautes technologies. Ce système est dorénavant complètement installé et permettra très prochainement une optimisation supplémentaire de la stratégie de déclenchement de l'expérience. Les leptoquarks sont des particules responsables d'une interaction hypothétique entre les quarks et les leptons du Modèle Standard. La mise en évidence d'une telle particule serait interprétée comme signalant l'existence d'une nouvelle physique. Il s'agit dans ce manuscrit d'une recherche directe dans la topologie à jets et énergie transverse manquante. Dans le but de mener à bien cette recherche, une méthode de déclenchement devrait tout d'abord être développée ainsi qu'un outil précis pour déterminer son efficacité. L'analyse des événements présentant la topologie de jets acoplanaires a été conduite sur un lot de données correspondant à une luminosité intégrée de $85 pb^-1$. Cette analyse a permis d'exclure un domaine de masse pour les leptoquarks allant de $85 GeV/c^2$ à $109 GeV/c^2$ à 95% de niveau de confiance.; NIL

In this thesis we have put the first constraints on the fundamental parameters of the Randall-Sundrum model of extra dimensions, k/M_Pl which is proportional to the coupling of the graviton to the standard model fields and M$_G$ which is the mass of the first excited state of the Kaluza-Klein graviton. The analysis performed on Monte carlo sample of the signal allowed to find an error in the PYTHIA generator. The elaboration of an independent generator dedicated for this special analysis helped to find out and correct the error. The data sample used for the analysis covers the period running from november 2002 up to july 2003 taken by the Dzero collaboration at Tevatron, which corresponds to an accumulated luminosity of 107,8 pb-1. The search for the graviton in the dimuon channel allowed to measure the Z production cross-section times the branching ratio in dimuons.; Dans cette thèse nous avons posé les premières contraintes sur les paramètres du modèle de dimensions supplémentaires de Randall-Sundrum, à savoir k/M_Pl qui est proportionnel au couplage du graviton aux champs du modèle standard et M_G qui est la masse du premier état excité du graviton. L'analyse du signal Monte Carlo est basée sur le générateur PYTHIA. Cette étude a permis de mettre en évidence et de rectifier une erreur dans le générateur PYTHIA grâce à l'élaboration d'un générateur indépendant dédié à cette analyse. Le lot de données utilisées pour l'analyse correspond à la période de prise des données effectuée par la collaboration Dzero au Tevatron allant de novembre 2002 à juillet 2003, qui correspond à une luminosité totale de 107,8 pb-1. La recherche du graviton dans ses désintégrations en paires de muons a permis de mesurer dans un premier temps la section efficace de production du boson Z multiplié par le rapport d'embranchement du Z en deux muons.

The introduction of the Higgs boson in the standard model provides a mechanism to explain the origin of the masses of the elementary particles. The Higgs boson has not yet been discovered but a lower limit on its mass has been set of 114.4 GeV at 95% confidence level by LEP experiments. The search of the Higgs boson is been pursued at the Tevatron, proton­antiproton collider, in the associated production channel $WH$ with a Higgs mass lower than 135 GeV where the Higgs decay in $b\bar{b}$. The detector $D0$ is used to record the signals. For this analysis, the calorimeter and the tracker are the main sub­detector. The signals from the calorimeter have been studied through a calibration and a study on the noise level in order to improve the reconstruction of the objects. The missing transverse energy, the electrons and the jets are well identified objects so they can be used in our analysis $W (\to e\nu)+$ jets. As $D0$ has a new tracker and solenoid system, informations from this system allows us to tag jets when they are originating from a $b$­quark. The analysis of events $W (\to e\nu$)+2 b­tag jets has been made on 174 pb$^{-1}$. An upper limit on the cross section production of the processus $W (\to e\nu)b\bar{b}$ has been derived at 20.3 pb at 95% confidence level. This processus is the main irreductible background of a $WH \to e\nub\bar{b}$. In the second part of the analysis, the search of the Higgs boson has been done for different mass values between 105 GeV and 135 GeV. Upper Limits on cross section production times branching ratio have been set. For a Higgs mass of 115 GeV, the upper limit is set of 12.4 pb at 95% confidence limit.; L'introduction du boson de Higgs permet de résoudre le problème de l'origine de la masse des particules dans le modèle standard. A ce jour, il n'a pas encore été déecouvert et les expériences du LEP on établit à 95% de niveau de confiance une limite inférieure sur sa masse à 114.4 GeV. Au Tevatron qui est un collisionneur proton­antiproton, on le recherche produit en association avec un boson $W$, pour une masse inférieure à 135 GeV où la désintégration du boson de Higgs se fait en paire de quark $b\bar{b}$. Notre étude s'est faite dans la cadre de l'expérience $D0$. L'état final de tels événements s'appuie essentiellement sur les signaux du calorimètre et sur l'étiquetage des jets comme provenant de quark $b$ utilisant le détecteur de vertex, le déctecteur de trace à fibre scintillante et le solénoïde qui sont nouveaux pour $D0$ au le Run II. Nous avons étudié la calibration de la chaîne électronique de lecture et l'influence du bruit dans le calorimètre avant d'aborder l'analyse en utilisant une reconstruction calorimétrique optimisée : les électrons, l'énergie transverse manquante ainsi que les jets y sont correctement identifiés et peuvent être utilisés dans une analyse $W (\to e\nu)+$ jets. L'étude du processus $W (\to e\nu)b\bar{b}$ qui est un bruit de fond irréductible du signal de boson de Higgs a été réalisée avec 174 pb$^{-1}$ de données. Elle a permis d'établir une limite supérieure sur sa section efficace de production de 20.3 pb. Cette étude a été suivie par une recherche d'un signal de boson de Higgs pour des masses comprises entre 105 GeV et 135 GeV. Des limites sur les sections efficaces de production multipliées par les rapports d'embranchement de désintégrations ont été obtenues. Pour une masse de boson de Higgs de 115 GeV, nous obtenons une limite supérieure de 12.4 pb.

This work describes the measurement of inclusive jets cross section in the DØ experiment. This cross section is computed as a function of jet transverse momentum, in several rapidity intervals. This quantity is sensitive to the proton structure and is crucial for the determination of parton distribution functions (PDF), essentially for the gluon at high proton momentum fraction. The measurement presented here gives the first values obtained for Tevatron Run II for the cross section in several rapidity intervals, for an integrated luminosity of 143 pb-1. The results are in agreement, within the uncertainties, with theoretical Standard Model predictions, showing no evidence for new physics. This work points out the aspects of the detector wich need better understanding to reach Run I precision and to constrain the PDFs., Ce travail présente une mesure de la section efficace inclusive de production des jets dans l'expérience DØ. Cette section efficace est déterminée en fonction de l'impulsion transverse des jets et dans plusieurs domaines en rapidité. Elle est sensible à la structure du proton et joue ainsi un rôle important dans la détermination des fonctions de distribution des partons (PDF), notamment celle du gluon pour des grandes fractions d'impulsion du proton. La mesure, qui est présentée en détail, donne les premières valeurs pour le Run II de la section efficace et ses incertitudes dans plusieurs domaines en rapidité, pour une luminosité intégrée de 143 pb-1. Les résultats obtenus sont, au vu de leur incertitude, en bon accord avec les prédictions théoriques ne laissant pas présager de phénomènes nouveaux. Ce travail met en évidence les points de compréhension du détecteur à améliorer pour atteindre le degré de précision du Run I et apporter des contraintes pour la détermination des PDF.

This thesis was rcalized in collaboration with the "theory" group and the "D0" group of IPNL. Within D0 group we have worked on a part, of the calibration of the detector's calorimeter : intercalibration. Using the fact the physics is phi-symmetric in D0 we created and applied statistical methods for a relative calibration of some phi-symmetric parts of the calorimeter. Work on particle physics concerned the, two Higgs doublet model. In such models leptonic number violation is possible : we have simulated the H°/A° -> tau mu signal in order to study the discovery potential and the constraints on the coupling responsible for this decay., Cette thèse a été réalisé en collaboration avec les groupes "D0" et "théorie" de l'IPNL. Avec le groupe D0 le travail a porté sur une étape de la calibration du calorimètre du détecteur : l'intercalibration. En s'appuyant sur le fait que la physique est symétrique en phi à D0, nous avons mis an point et appliqué des méthodes statistiques pour calibrer relativement des parties symétrique en phi du calorimètre. Le travail sur la partie phénoménologique a porté sur les modèles à deux doublets de Higgs. Dans ces modèles la violation du nombre leptonique est possible : nous avons étudié la conséquence sur le moment magnétique anormal du muon en tenant compte des dernières mesures. Nous avons aussi simulé le signal H°/A° -> tau mu à D0 et combiné tous nos résultats pour estimer les perspectives de découvertes et/ou les limites atteignables sur le couplage responsable de cette désintégration.

ppbar interactions at s^1/2 = 1.96 TeV are studied using the D0 detector at the Tevatron collider. Verifying the supersymmetric extension of the Standard Model is a part of the physics program. In this framework, the decay of the lightest supersymmetric partner of the b-quark giving rise to two electrons, two jets and missing transverse energy in the final state is searched for, using an integrated luminosity of 42.6 pb-1. The result is interpreted within the mSUGRA framework, one of the supersymmetric models. Prior to this analysis a software called Thumbnail has been developed which allows the storage of the complete set of real and simulated data on disk. The code is integrated into the official software releases of the DO collaboration., L'expérience DO située auprès du Tevatron permet la détection des particules issues de collisions ppbar à s^1/2 = 1.96 TeV. L'interprétation des données issues du détecteur DO pourrait confirmer ou infirmer l'une des extensions possibles du Modèle Standard, la théorie de SuperSymétrie. Dans ce contexte, la particule b_1 partenaire supersymétrique le plus léger du quark b, est recherchée par l'étude de l'état final à deux électrons, deux jets, et énergie transverse manquante. Cette analyse est effectuée sur un échantillon de données correspondant à une luminosité intégrée égale à 42.6 pb-1. Les résultats sont interprétés dans le cadre du modèle supersymétrique contraint mSUGRA. En amont de cette analyse, le format condensé de données ThumbNail, logiciel permettant l'enregistrement sur disque de l'ensemble des données réelles et simulées, a été élaboré. Celui-ci est actuellement le format officiel d'analyse sur l'expérience DO.

The tagging of heavy flavour quarks is crucial for several standard model studies such as the Higgs boson identification through its decay into b quark pairs, or top quark studies. The reconstruction of electrons and muons inside jets is one of the tools used for heavy flavour tagging. In D0 at Run 1, only soft muon tagging was possible since there was no magnetic field in the central detector. The detector has been upgraded for Run 2, and heavy flavour tagging with electrons became possible thanks to a new superconducting magnet. I developed the so-called road algorithm for this purpose. It benefits from the new capability of the tracker and from the good calorimeter properties. Its performance are studied in detail with generated events as well as with real data. The identification efficiency and the mis-identification rate are determined with physics signals. The capability of the road method for b tagging is demonstrated. Heavy flavour tagging with leptons in jets can be efficiently applied to the top quark "rediscovery". Indeed, the leptons from semi-leptonic decays of b quarks are very hard and central. The analysis is carried out in the electron-plus-jet and muon-plus-jet channels simultaneously. For the first measurement of the cross section of top quark production in Run 2, only the tagging with muons is used. The tagging with electrons requires a specific optimization, but once it is performed the good efficiency of the road method is confirmed. Several ways to improve it are proposed. One of the most promising is the extension of the road method to the preshower detectors.; Les saveurs lourdes interviennent dans de nombreux canaux de physique cruciaux pour l'étude du modèle standard: désintégration du Higgs en paire de quarks b, identification du quark top pour ne citer qu'eux. L'identification des électrons et des muons dans les jets est l'un des outils utilisés pour l'étiquetage des saveurs lourdes. Dans D0, au Run 1, en l'absence de champ magnétique dans la cavité centrale, seul l'étiquetage par les muons était possible. Au Run 2, avec l'installation d'un aimant supraconducteur, il devenait envisageable de procéder également à un étiquetage par les électrons dans les jets. J'ai conçu l'algorithme de la route dans ce but. Il tire parti des capacités du nouveau détecteur de traces, et exploite les qualités du calorimètre de D0. Ses performances sont étudiées en détail, aussi bien avec des événements simulés que dans les données enregistrées par le détecteur. En particulier, l'efficacité d'identification et le taux de mauvaise identification sont mesurés à l'aide de signaux de physique, et les capacités de la méthode en matière d'identification de quark b sont démontrées. La "redécouverte" du quark top offre un cadre d'application particulièrement intéressant pour l'étiquetage des saveurs lourdes à l'aide des leptons dans les jets. En effet, les leptons issus des désintégrations semi-leptoniques des quarks beaux y sont particulièrement durs et centraux. L'analyse est menée dans les canaux electron plus jet et muon plus jet et l'étiquetage des saveurs lourdes par les muons a été effectué dans le cadre de la première mesure de la section efficace de production du quark top au Run 2. Après une optimisation spécifique, la bonne efficacité de la méthode de la route est confirmée. Plusieurs possibilités d'amélioration sont évoquées, l'une des plus prometteuses étant l'extension de l'algorithme aux détecteurs de pied de gerbe.

The DØ detector is located at the proton-antiproton collider, the Tevatron, at Fermilab (Chicago). The new data-taking period, refered as "Run II", started in april 2001. The available Energy in the center of mass is s^1/2 ~1.96 TeV, and the expected luminosity is 8.6 10^31 cm-2s-1. The bottom squark pairs production study in the decay channel $\tilde b \rightarrow b+ \tilde \chi^0_1$ has been performed on the first Run II data available for physics studies, with a data sample corresponding to 4.1 +- 0.4 pb-1. This study takes place in the theoretical framework of supersymetric models with R-parity conservation, and whith a light $\tilde b$ decaying dominantly in the $\tilde b \rightarrow b+ \tilde \chi^0_1$ channel (BF ~100%). As no b-tagging techniques were available at this time, the final state "jets and missing transverse energy E_T barré)" was considered. This preliminary study lead to two important results. First, the E_T barré distribution after all analysis cuts does not show anomalous tails, which means that instrumental effects are well understood. This is an important step as many processes produce a significant amount of E_T barré in the Standard Model and its extensions, i.e. Supersymetry. No excess of events was observed in the date, compared to the Standard Model (SM) predictions. Limits at 95% C.L. were set on the production of events beyond the SM, in the "jets and E_T barré" final state., Le détecteur DØ est situé auprès du collisionneur proton-antiproton, le Tevatron, au laboratoire Fermilab (Chicago). La nouvelle campagne de collisions, dénommée "Run II", a démarré au mois d'avril 2001. L'énergie au centre de masse disponible est de s^1/2 ~ 1.96 TeV, et la luminosité instantanée attendue est de l'ordre de 8.6 10^31 cm-2s-1. L'étude de la production de paires de squarks bottom se désintégrant dans le canal $\tilde b \rightarrow b+ \tilde \chi^0_1$ a été réalisé à partir des premières données du Run II utilisables pour la physique. L'échantillon utilisé correspond à une luminosité intégrée de 4.1 +- 0.4 pb-1. Cette étude se place dans le cadre de modèles supersymétriques avec conservation de la R-parité, et dans le cas où le $\tilde b$ est suffisamment léger pour limiter ses désintégrations au canal $\tilde b \rightarrow b+ \tilde \chi^0_1$ (BF ~ 100%). L'impossibilité d'utiliser l'étiquetage des jets b a conduit à considérer l'état final "jets et énergie transverse manquante (E_T barré)". Cette étude préliminaire a abouti à deux résultats importants. Tout d'abord, à l'issue des coupures d'analyse la distribution de E_T barré ne présente pas de queues anormales. Ceci montre que les effets instrumentaux qui perturbent la mesure de E_T barré sont bien compris. C'est une étape importante puisqu'un grand nombre de canaux de physique du Modèle Standard et de ses extensions, i.e. la supersymétrie, présentent une quantité significative de E_T barré. Aucun excès d'événements par rapport aux prédictions du Modèle Standard n'a été observé. Des limites à 95% C.L. sur la section efficace de production d'événements au delà du MS dans l'état final "jets et E_T barré" ont été posées.

The DO experiment is located at the Fermi National Accelerator Laboratory on the TeVatron proton-antiproton collider. The Run 11 has started in march 2001 after 5 years of shutdown and will allow DO extend its reach in squarks and gluinos searches, particles predicted by supersymmetry. In this work, 1 focussed on their decays that lead to signature with jets and missing transverse energy. But before the data taking started, I studied both software and hardware ways to improve the energy measurement which is crucial for jets and for missing transverse energy. For each calorimeter channel, the physics and the calibration signal has been simulated based on a database of the 8 parameters that describe each channel. The parameters have been extracted from time reflectometry measurements. The calibration strategy can be defined using this simulation. Energy deposits in the calorimeter has been clustered with ce11NN, at the cell level instead of the tower level. Efforts have been made to take advantage of the calorimeter granularity to aim at individual particles showers reconstruction. Ce11NN starts from the third floor which has a quadruple granularity compared to the other floors. The longitudinal information has been used to detect electromagnetic and hadronic showers overlaps. Then, clusters and reconstructed tracks from the central detectors are combined and their energies compared. The better measurement is kept. Using this procedure allows to improve the reconstruction of each event energy flow. The efficiency of the current calorimeter triggers has been determined. They has been used to perform a Monte Carlo search analysis of squarks and gluinos in the mSUGRA framework. The lower bound that DO will be able to put on squarks and gluinos masses with a 100 pb-1 integrated luminosity has been predicted. The use of the energy flow instead of standard reconstruction tools will be able to improve this lower limit.; DO est l'une des 2 expériences du collisionneur p-pbar du Fermi National Accelerator Laboratory près de Chicago. Après 5 années d'arrêt, le Run II a débuté en mars 2001. Il permettra d'explorer de nouveaux domaines de masses de squarks et de gluinos, particules supersymétriques dont la signature en jets et énergie transverse manquante est l'objet de ce travail. Mais, avant le démarrage, j'ai travaillé sur des améliorations hardware et software de la mesure de l'énergie, essentielle pour les jets et l'énergie transverse manquante. Une simulation des chaînes de lecture et de calibration de chaque voie du calorimètre a été réalisée. Son résultat dépend de 8 grandeurs caractéristiques qui ont été extraites par traitement du signal de mesures de réflectométrie temporelle. Elle permettra de définir une stratégie de calibration du calorimètre. Une clusterisation des dépôts d'énergie calorimétrique a été réalisée (cel1NN) basée sur la cellule et non la tour et exploitant au maximum la granularité du calorimètre notamment en débutant dans le Sème compartiment électromagnétique, 4 fois plus granulaire que les autres. L'information longitudinale permet de séparer les particules électromagnétiques et hadroniques superposées. Ainsi, tous les éléments indispensables â la reconstruction individuelle des gerbes sont mis en oeuvre. Puis, l'energy flow combine les clusters ce11NN et les traces reconstruites dans la cavité centrale pour conserver la meilleure mesure de l'énergie et améliorer ainsi la reconstruction du flux d'énergie de chaque événement. L'efficacité des déclenchements calorimétriques actuels a été déterminée et utilisée pour une recherche de squarks et gluinos utilisant des événements Monte Carlo dans le cadre de mSUGRA. Une limite inférieure sur les masses des squarks et des gluinos qu'atteindra DO avec 100 pb-1 de luminosité est prédite â partir d'outils de reconstruction standards; elle pourra être améliorée grâce à l'utilisation de l'energy flow.

Supersymmetry could be the most natural extension of the Standard Model. In this thesis we present a new search for the sTop, the hypothetical scalar partner of the Top quark, that we performed in the framework of the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), using the Run I data of the DO experiment, which corresponds to an integrated luminosity of $108$ pb$^{-1}$. We selected events with one electron, one muon and missing transverse energy in the final state, which can be the decay product of pair of sTop quarks in $3$ ($\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$), or $4$-body ($\tilde{t} \rightarrow b \oa l {\nu_l}$). No signal is seen and the results are interpreted in terms of limits on the sTop production cross-section and exclusion regions in the parameter space ($m_{\tilde{t}},\moa$) or ($m_{\tilde{t}},\msnu$). This new type of selection at the Tevatron for the search of the sTop allowed us to put stronger constraints than those previously published at LEP or at the Tevatron in the $\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$ channel, and the first limits ever set in the $4$-body decay channel. For the $3$-body channel, assuming that the sneutrino is the lightest supersymmetric particle (LSP), the excluded region at $95\%$ confidence level extends up to a sTop mass of $142$ ($130$) GeV if the sneutrino mass ($\msnu$) is $43$ ($86$) GeV. If the $4$-body decay channel dominates, assuming that the neutralino is the LSP, the limit depends on the sneutrino mass. If it is light enough (${m_{\tilde{\nu}}} \ \lapprox\ 100$ GeV) this limit reaches a sTop mass of $132$ GeV for a neutralino mass of $60$ GeV. In all searches for new particles, the calorimetry plays a crucial role from the experimental point of view. The expected increase in integrated luminosity in the Run II which started on the $1^{st}$ of March $2001$, and the detector upgrade which has been achieved over the last three years will allow to extend these exclusion domains or to discover the sTop. We thus also describe in this thesis our contribution to the calorimeter upgrade, both on the on-line calibration system, and on the calorimeter reconstruction software.; La Supersymetrie est la theorie qui semble etre l'extension la plus naturelle du Modele Standard. Dans cette these nous presentons la recherche du sTop, hypothethique partenaire scalaire du quark Top, que nous avons effectuee dans le cadre du Modele Standard Supersymetrique Minimal (MSSM) en utilisant les donnees de l'experience DO prises lors de la Phase I du Tevatron, qui correspondent a une luminosite integree de $108$ pb$^{-1}$. Nous avons selectionne les evenements avec un electron, un muon et de l'energie transverse manquante dans l'etat final, qui peuvent etre le produit de desintegration d'une paire de sTops en 3 corps ($\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$), ou en 4 corps ($\tilde{t} \rightarrow b \oa l {\nu_l}$). En l'absence d'evenements candidats a ce signal, les resultats sont interpretes en terme de limites de section efficace de production du sTop et de regions d'exclusion dans l'espace des parametres ($m_{\tilde{t}},\moa$) ou ($m_{\tilde{t}},\msnu$). L'utilisation inedite au Tevatron de cet etat final pour la recherche du sTop nous a permis d'etablir des contraintes plus fortes que celles obtenues precedemment au LEP ou au Tevatron dans le canal $\tilde{t} \rightarrow b l \tilde{\nu}$, et les premieres limites jamais etablies dans le canal de desintegration a quatre corps. Pour le canal a 3 corps, en supposant que le sneutrino soit la particule supersymetrique la plus legere (LSP), la region exclue a $95\%$ de degre de confiance s'etend jusqu'a une masse de sTop de $142$ ($130$) GeV si la masse du sneutrino ($\msnu$) est de $43$ ($86$) GeV. Si le canal a 4 corps domine, et en supposant que le neutralino soit la LSP, les limites dependent de la masse du sneutrino. Si celle-ci est suffisamment legere (${m_{\tilde{\nu}}} \ \lapprox \ 100$ GeV) cette limite atteint une masse de sTop de $132$ GeV pour un neutralino de $60$ GeV. Pour ces recherches, la calorimetrie joue un role central d'un point de vue experimental. L'augmentation de la luminosite attendue dans la Phase II du Tevatron qui a demarre le $1^{er}$ Mars $2001$, et l'amelioration du detecteur qui a ete realisee ces trois dernieres annees permettront d'etendre ces domaines d'exclusion ou de decouvrir le sTop. Nous decrivons donc egalement dans cette these notre contribution a l'amelioration de la calorimetrie, tant sur la calibration electronique du calorimetre a Argon liquide du detecteur DO, que sur les logiciels de reconstruction de l'energie calorimetrique.