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In the course of follow-up work a mistake was discovered in the parameterization of the dependence of the W-boson helicity fractions in top quark decays. The dependence on two operator coefficients, Cφtb and CbW, was erroneously omitted. Inclusion of this dependence leads to significantly stronger bounds on these operators from the current data and modifies also the HL-LHC prospects. The expectations for e+e− colliders are not affected. We present corrected results in this erratum.

A highly granular silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW-ECAL) is the reference design of the ECAL of the International Large Detector (ILD) concept, one of the two detector concepts for the detector(s) at the future International Linear Collider. Prototypes for this type of detector are developed within the CALICE Collaboration. During the last year a highly compact digital readout system has been built. The system has been used for the first time in a beam test in Summer 2019 at DESY. This article summarises the main features of the system and report on its performance during the beam test., Talk presented at the International Workshop on Future Linear Colliders (LCWS2019), Sendai, Japan, 28 October-1 November, 2019, C19-10-28, and the International Conference on Calorimetry at the High Energy Frontier (CHEF 2019) Fukuoka, Japan, 25 November-29 November, 2019, C19-11-25.3

International audience; The 3rd generation quarks are, due to their large mass, highly sensitive probes for new physics connected to the electroweak symmetry breaking. Linear e$^+$e$^-$ colliders allow for clean measurements of heavy quark final states between the $Z$-Pole and the TeV scale with sensitivities to different aspects of the manifestations of new physics in the extracted electroweak couplings. At the same time these processes are ideal benchmarks for the optimization of detectors at linear colliders. This includes for example the event-by-event distinction between $b$ and anti-$b$ quarks indispensable for the proper measurement of differential observables. The contribution will outline with full simulation studies the capabilities of the ILD concept. An efficiency of 30\% has been achieved for the charge measurements in $b\bar{b}$ final states, which is about a factor three better than that presented earlier. We will also present new results using the fully hadronic $t\bar{t}$ final state. Finally quantitative estimations of the reach in detecting the onset of new physics will be given.

The CALICE Collaboration is conducting R\&D for highly granular calorimeters with an emphasis on detectors for Linear Colliders. This contribution briefly summarises recent tests of large scale technological prototypes of a silicon tungsten electromagnetic calorimeter and hadron calorimeters featuring either a gaseous medium or scintillator with a SiPM readout as active material., On behalf of the CALICE Collaboration, Proceedings submitted to VCI2019 Vienns

A large, world-wide community of physicists is working to realise an exceptional physics program of energy-frontier, electron-positron collisions with the International Linear Collider (ILC). This program will begin with a central focus on high-precision and model-independent measurements of the Higgs boson couplings. This method of searching for new physics beyond the Standard Model is orthogonal to and complements the LHC physics program. The ILC at 250 GeV will also search for direct new physics in exotic Higgs decays and in pair-production of weakly interacting particles. Polarised electron and positron beams add unique opportunities to the physics reach. The ILC can be upgraded to higher energy, enabling precision studies of the top quark and measurement of the top Yukawa coupling and the Higgs self-coupling. The key accelerator technology, superconducting radio-frequency cavities, has matured. Optimised collider and detector designs, and associated physics analyses, were presented in the ILC Technical Design Report, signed by 2400 scientists. There is a strong interest in Japan to host this international effort. A detailed review of the many aspects of the project is nearing a conclusion in Japan. Now the Japanese government is preparing for a decision on the next phase of international negotiations, that could lead to a project start within a few years. The potential timeline of the ILC project includes an initial phase of about 4 years to obtain international agreements, complete engineering design and prepare construction, and form the requisite international collaboration, followed by a construction phase of 9 years.

We evaluate the implications of LHC and LEP/SLC measurements for the electro-weak couplings of the top and bottom quarks. We derive global bounds on the Wilson coefficients of ten two-fermion operators in an effective field theory description. The combination of hadron collider data with $Z$-pole measurements is found to yield tight limits on the operator coefficients that modify the left-handed couplings of the bottom and top quark to the $Z$ boson. We also present projections for the high-luminosity phase of the LHC and for future electron-positron colliders. The bounds on the operator coefficients are expected to improve substantially during the remaining LHC programme, by factors of $1$ to $5$ if systematic uncertainties are scaled as statistical ones. The operation of an $e^+e^-$ collider at a center-of-mass energy above the top-quark pair production threshold is expected to further improve the bounds by one to two orders of magnitude. The combination of measurements in $pp$ and $e^+e^-$ collisions allows for a percent-level determination of the top-quark Yukawa coupling, that is robust in a global fit., Comment: 46 pages, 5 figures. Version corrected on december 2020

This paper presents results obtained with the combined CALICE Scintillator Electromagnetic Calorimeter, Analogue Hadronic Calorimeter and Tail Catcher & Muon Tracker, three high granularity scintillator-SiPM calorimeter prototypes. The response of the system to pions with momenta between 4 GeV/c and 32 GeV/c is analysed, including the energy response, resolution, and longitudinal shower profiles. The results of a software compensation technique based on weighting according to hit energy are compared to those of a standard linear energy reconstruction. The results are compared to predictions of the GEANT4 physics lists QGSP_BERT_HP and FTFP_BERT_HP., 31 pages, 41 figures

Proceedings of The 39th International Conference on High Energy Physics — PoS(ICHEP2018) - Sissa Medialab Trieste, Italy, 2019. - ISBN - doi:10.22323/1.340.0631 The 39th International Conference on High Energy Physics, ICHEP2018, Seoul, Korea, 4 Jul 2018 - 11 Jul 2018; Sissa Medialab Trieste, Italy 631 pp. (2019). doi:10.22323/1.340.0631, Data from the LHC at 7, 8, and 13 TeV, have, so far, yielded no evidence for new particles beyondthe Standard Model Higgs boson. However, the complementary nature of physics with e+e−collisions still offers many interesting scenarios in which new particles can be discovered at theILC. These scenarios take advantage of the capability of experiments at e+e−colliders to observeparticles yielding final states with missing energy and small mass differences, to observe mono-photon events with precisely controlled backgrounds, and to observe the full range of exotic decaymodes of the Higgs boson. The searches that an e+e−collider makes possible are particularlyimportant for models of dark matter involving a dark sector with particles of 10–100 GeV mass.In this talk, we will review the opportunities that the ILC offers for new particle discovery., Published by Sissa Medialab Trieste, Italy

Reviews of modern physics 88(1), 015003(2016). doi:10.1103/RevModPhys.88.015003, Precision physics at future colliders requires highly granular calorimeters to support the Particle Flow Approach for event reconstruction. This article presents a review of about 10 - 15 years of R\&D, mainly conducted within the CALICE collaboration, for this novel type of detector. The performance of large scale prototypes in beam tests validate the technical concept of particle flow calorimeters. The comparison of test beam data with simulation, of e.g.\ hadronic showers, supports full detector studies and gives deeper insight into the structure of hadronic cascades than was possible previously., Published by APS, College Park, Md.

We report upon the performance of an analog hadron calorimeter prototype, where plastic scintillator tiles are read out with wavelength-shifting fibers coupled to avalanche photodiodes. This prototype configuration has been tested using a positron beam at DESY with energies between 1 and 6 GeV. We present different detector calibration methods, show measurements for noise, linearity, and energy resolution and discuss gain monitoring with an LED system. The results are in good agreement with our simulation studies and previous measurements using silicon photomultiplier readout.

We report on the design, construction and performance of a prototype for a high-granularity tile hadronic calorimeter for a future international linear collider detector. Scintillating tiles are read out via wavelength-shifting fibers that guide the scintillation light to a novel photodetector, the silicon photomultiplier. A prototype has been tested using a positron test beam at DESY. The results are compared with a reference prototype calorimeter equipped with multichannel vacuum photomultipliers. Detector calibration, noise, linearity and stability are discussed, and the energy response in a 1–6 GeV positron beam is compared with simulations. The present results demonstrate that the silicon photomultiplier is well-suited as photodetectors in calorimeters and thus has been selected for the construction of a 1 m 3 calorimeter prototype to operate in hadron beams.

On behalf of the CALICE Collaboration; International audience; This article reports on first experience with the technological prototype of a highly- granular silicon-tungsten electromagnetic calorimeter as envisaged for the detectors at a future lepton collider. In the focus of the analysis is the performance of a highly integrated Application Specific Integrated Circuit designed to meet the requirements in terms of dynamic range, compactness and power consumption. The beam test results show that the circuit will allow a future detector with a signal over noise ratio of at least 10:1. To minimise the power dissipation the ASIC will be operated in a power pulsed mode. So far no conceptual problem was revealed but the studies show the way for further work. The prototype is read out by a DAQ system conceived to meet the needs of a trigger less system with a huge number of readout cells.

The CALICE collaboration is preparing large scale prototypes for highly granular calorimeters for detectors to be operated at a future linear electron positron collider. Currently a prototype of a SiW electromagnetic calorimeter will be assembled which in terms of dimensions and layout meets already most of the requirements given by the linear collider physics program and hence the detector design. In particular the front end electronics will be embedded into the layer structure of the calorimeter and have to fit within alveolar layers with less than 1 cm in height. In this contribution the design of the prototype is presented and the steps towards its realisation will be presented. The CALICE collaboration is preparing large scale prototypes for highly granular calorimeters for detectors to be operated at a future linear electron positron collider. Currently a prototype of a SiW electromagnetic calorimeter is assembled which in terms of dimensions and layout meets already most of the requirements given by the linear collider physics program and hence the detector design.

International audience; This article summarises the physics case of the International Linear Collider, ILC. It will cover all centre-of-mass energies needed to study the currently known Standard Model particles and the relevant interactions between them with high precision. Its discovery potential with respect to supersymmetric particles and dark matter complements that of the LHC. For the first time, it will be possible to study top-quark pair production through electroweak processes. This offers exciting possibilities to measure the mass of the top quark with highest precision and the electroweak couplings of the top quark in an unambiguous way.

International audience; This article presents an overview on the status and perspectives of a highly granular silicon tungsten electromagnetic calorimeter (SiW Ecal) conceived for the operation at a future linear electron-positron collider. Prototypes for this kind of calorimeters are developed within the R&D program of the international collaboration CALICE. This article reports on results on the "pure" calorimetric performance of a first physics prototype with an energy resolution of about 17%/√E and an angular resolution of about 100mrad. Beyond that, emphasis is put on the merits of the high granularity which is indispensable for the achievement of the envisaged physics goals of a linear collider. This high granularity permits the application of image processing algorithms for particle separation as well as it reveals a more detailed view into hadronic cascades than was possible hitherto.

This thesis presents studies for the International Linear Collider(ILC), a linear electron-positron collider with a nominal center-of-mass energy from 250 GeV to 500 GeV.Data are analysed that were recorded with the physics proto-type of the CALICE silicon-tungsten electromagnetic calorimeter(Si-W ECAL) prototype at FermiLab in 2008. During this thesis, atrack-finding algorithm was developed, which finds secondary tracksin hadronic events recorded by the Si-W ECAL physics prototype.This algorithm reveals details of hadronic interactions in the detec-tor volume and the results are compared with simulations based onthe the geant4 toolkit.Indirect searches of New Physics require a high precision onthe measurements of the Standard Model parameters. Many Be-yond Standard Model theories, like extradimentional or compositemodels, imply modifications of electroweak couplings of the heavyquarks, top and bottom. The second part of the thesis is a full sim-ulation study of vertexing algorithms in the ILD environment andthe reconstruction of the b-quark charge. The b-quark charge recon-struction is essential for many physics channels at the ILC, particu-larly, for the e + e ! bb̄ and the e + e ! tt̄ channels. The developedalgorithm improves the b-quark charge reconstruction performance.The b-quark charge reconstruction methods are applied to theanalysis of the tt̄ production process. This allows to increase statis-tics for the top quark electroweak form factor estimation w.r.t anearlier study and thus to decrease corresponding statistical uncer-tainties.The results of the detector study allow for an estimation of theILC precision on the b-quark electroweak couplings and form fac-tors. The ILC will be able to resolve the LEP anomaly in the bb̄production process. The ILC precision on the right-handed Z 0 bb̄coupling, a prime candidate for e↵ects of new physics, is calculatedto be at least 5 times better than the LEP experiments.; Cette thèse présente études pour l’International Linear Collider(ILC), un collisionneur électron-positron linéaire avec une énergienominale dans le centre de masse de 250 GeV à 500 GeV.Les données analysées ont été enregistrées avec le prototypephysique CALICE d’un calorimétre électromagnetique silice-tungstè-ne (Si-W ECAL) à FermiLab en 2008. Au cours de cette thèse, unalgorithme de recherche de traces a été développé, qui trouve destraces secondaires dans les événements hadroniques enregistrés parle prototype Si-W ECAL. Cet algorithme révèle des détails sur lesinteractions hadroniques dans le volume du détecteur et les résultatssont comparés avec des simulations basées sur le geant4 toolkit.Les recherches indirectes de nouvelle physique nécessitent unehaute précision sur les mesures des paramètres de Modèle Stan-dard. Théories de la physique au-delà de Modèle Standard, commetheories de dimensions supplémentaires ou modeles composite, im-pliquent des modifications des couplages électrofaibles des quarkslourds, top et bottom. La deuxième partie de la thèse est uneétude de simulation complète des algorithmes de vertexing dansl’environnement ILD et la reconstruction de la charge de quark b.La reconstruction de la charge du quark bottom est essentielle pourde nombreux canaux de physique à l’ILC, particulièrement, pour lesreactions e + e ! bb̄ et e + e ! tt̄. L’algorithme développé améliorela performance de reconstruction de la charge du quark bottom.Les méthodes de reconstruction de la charge du quark bottomsont appliquées à l’analyse du mechanisme de production tt̄. Celapermet d’augmenter la statistique pour l’estimation du facteur deforme électrofaible du quark top par rapport à une étude antérieureet donc de diminuer les incertitudes statistiques correspondantes.Les résultats de l’étude du détecteur permettent d’estimer laprécision de l’ILC sur les couplages et les facteurs de forme électro-faibles du quark bottom. L’ILC sera capable de résoudre l’anomaliedu LEP dans le processus de production bb̄. La précision de l’ILCsur le couplage droite Z 0 bb̄, un candidat majeur pour les e↵ets dela nouvelle physique, est calculée et est au moins 5 fois mieux quecelle des expériences de LEP.

This thesis presents studies for the International Linear Collider(ILC), a linear electron-positron collider with a nominal center-of-mass energy from 250 GeV to 500 GeV.Data are analysed that were recorded with the physics proto-type of the CALICE silicon-tungsten electromagnetic calorimeter(Si-W ECAL) prototype at FermiLab in 2008. During this thesis, atrack-finding algorithm was developed, which finds secondary tracksin hadronic events recorded by the Si-W ECAL physics prototype.This algorithm reveals details of hadronic interactions in the detec-tor volume and the results are compared with simulations based onthe the geant4 toolkit.Indirect searches of New Physics require a high precision onthe measurements of the Standard Model parameters. Many Be-yond Standard Model theories, like extradimentional or compositemodels, imply modifications of electroweak couplings of the heavyquarks, top and bottom. The second part of the thesis is a full sim-ulation study of vertexing algorithms in the ILD environment andthe reconstruction of the b-quark charge. The b-quark charge recon-struction is essential for many physics channels at the ILC, particu-larly, for the e + e ! bb̄ and the e + e ! tt̄ channels. The developedalgorithm improves the b-quark charge reconstruction performance.The b-quark charge reconstruction methods are applied to theanalysis of the tt̄ production process. This allows to increase statis-tics for the top quark electroweak form factor estimation w.r.t anearlier study and thus to decrease corresponding statistical uncer-tainties.The results of the detector study allow for an estimation of theILC precision on the b-quark electroweak couplings and form fac-tors. The ILC will be able to resolve the LEP anomaly in the bb̄production process. The ILC precision on the right-handed Z 0 bb̄coupling, a prime candidate for e↵ects of new physics, is calculatedto be at least 5 times better than the LEP experiments.; Cette thèse présente études pour l’International Linear Collider(ILC), un collisionneur électron-positron linéaire avec une énergienominale dans le centre de masse de 250 GeV à 500 GeV.Les données analysées ont été enregistrées avec le prototypephysique CALICE d’un calorimétre électromagnetique silice-tungstè-ne (Si-W ECAL) à FermiLab en 2008. Au cours de cette thèse, unalgorithme de recherche de traces a été développé, qui trouve destraces secondaires dans les événements hadroniques enregistrés parle prototype Si-W ECAL. Cet algorithme révèle des détails sur lesinteractions hadroniques dans le volume du détecteur et les résultatssont comparés avec des simulations basées sur le geant4 toolkit.Les recherches indirectes de nouvelle physique nécessitent unehaute précision sur les mesures des paramètres de Modèle Stan-dard. Théories de la physique au-delà de Modèle Standard, commetheories de dimensions supplémentaires ou modeles composite, im-pliquent des modifications des couplages électrofaibles des quarkslourds, top et bottom. La deuxième partie de la thèse est uneétude de simulation complète des algorithmes de vertexing dansl’environnement ILD et la reconstruction de la charge de quark b.La reconstruction de la charge du quark bottom est essentielle pourde nombreux canaux de physique à l’ILC, particulièrement, pour lesreactions e + e ! bb̄ et e + e ! tt̄. L’algorithme développé améliorela performance de reconstruction de la charge du quark bottom.Les méthodes de reconstruction de la charge du quark bottomsont appliquées à l’analyse du mechanisme de production tt̄. Celapermet d’augmenter la statistique pour l’estimation du facteur deforme électrofaible du quark top par rapport à une étude antérieureet donc de diminuer les incertitudes statistiques correspondantes.Les résultats de l’étude du détecteur permettent d’estimer laprécision de l’ILC sur les couplages et les facteurs de forme électro-faibles du quark bottom. L’ILC sera capable de résoudre l’anomaliedu LEP dans le processus de production bb̄. La précision de l’ILCsur le couplage droite Z 0 bb̄, un candidat majeur pour les e↵ets dela nouvelle physique, est calculée et est au moins 5 fois mieux quecelle des expériences de LEP.

This thesis presents studies for the International Linear Collider (ILC),a linear electron-positron collider with a nominal center-of-mass energy of 500 GeV. Data are analysed that were recorded with the physics prototype of the CALICE silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (Si-W ECAL) prototype at FermiLab in 2008. During this thesis, a track-finding algorithm was developed, which finds secondary tracks in hadronic events recorded by the Si-W ECAL physics prototype. This algorithm reveals details of hadronic interactions in the detector volume and the results are compared with simulations based on the geant4 toolkit.Indirect searches of New Physics require a high precision on the measurements of the Standard Model parameters. Many Beyond Standard Model theories, like extradimentional or composite models, imply modifications of electroweak couplings of the heavy quarks, top and bottom. The second part of the thesis is a full simulation study of vertexing algorithms in the ILD environment and the reconstruction of the b-quark charge. The b-quark charge reconstruction is essential for many physics channels at the ILC, particularly, for the e+ e− → bb̄ and the e+ e− → tt̄ channels. The developed algorithm improves the b-quark charge reconstruction performance.The b-quark charge reconstruction methods are applied to the tt̄ production process. This allows to increase statistics for the top quark electroweak form factor estimation w.r.t an earlier study and thus to decrease corresponding statistical uncertainties.The results of the detector study allow for an estimation of the ILC precision on the b-quark electroweak couplings and form factors. The ILC will be able to resolve the LEP anomaly in the bb̄ production process. The ILC precision on the right-handed Z⁰bb̄ coupling, a prime candidate for effects of new physics, is calculated to be at least 5 times better than theLEP experiments.; Cette thèse présente des études pour l’International Linear Collider (ILC), un collisionneur électron-positron linéaire avec une énergie nominale dans le centre de masse de 250 GeV à 500 GeV. Les données analysées ont été enregistrées avec le prototype physique CALICE d’un calorimètre électromagnétique silice-tungstène (Si-W ECAL) à FermiLab en 2008. Au cours de cette thèse, un algorithme de recherche de traces a été développé, qui trouve des traces secondaires dans les événements hadroniques enregistrés par le prototype Si-W ECAL. Cet algorithme révèle des détails sur les interactions hadroniques dans le volume du détecteur et les résultats sont comparés avec des simulations basées sur le GEANT4 toolkit. Les recherches indirectes de nouvelle physique nécessitent une haute précision sur les mesures des paramètres de Modèle Standard. Théories de la physique au-delà de Modèle Standard, comme théories de dimensions supplémentaires ou modèles composite, impliquent des modifications des couplages électrofaibles des quarks lourds, top et bottom. La deuxième partie de la thèse est une étude de simulation complète des algorithmes de vertexing dans l’environnement ILD et la reconstruction de la charge de quark b. La reconstruction de la charge du quark bottom est essentielle pour de nombreux canaux de physique à l’ILC, particulièrement, pour les réactions e⁺e⁻ → bb̄ et e⁺e⁻ → tt̄ . L’algorithme développé améliore la performance de reconstruction de la charge du quark bottom. Les méthodes de reconstruction de la charge du quark bottom sont appliquées à l’analyse du mécanisme de production tt̄ . Cela permet d’augmenter la statistique pour l’estimation du facteur de forme électrofaible du quark top par rapport à une étude antérieure et donc de diminuer les incertitudes statistiques correspondantes. Les résultats de l’étude du détecteur permettent d’estimer la précision de l’ILC sur les couplages et les facteurs de forme électrofaibles du quark bottom. L’ILC sera capable de résoudre l’anomalie du LEP dans le processus de production bb̄. La précision de l’ILC sur le couplage droite Z⁰bb̄, un candidat majeur pour les effets de la nouvelle physique, est calculée et est au moins 5 fois mieux que celle des expériences de LEP.

This thesis deals with two aspects of the International Linear Collider (ILC) which is a project of a linear electron-positron collider of up to at least 500 GeV center of mass energy.The first aspect is the development of a silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW-ECAL) for one of the detectors of the ILC. The concept of this detector is driven by the ILC beam specifications and by the Particle Flow Algorithm (PFA). This requires highly granular calorimeter and very compact one with integrated electronics. To prove the capability of the SiW- ECAL a technological prototype has been built and tested in test beam at DESY. The results are presented here, and show, after the calibration procedure a signal over noise ratio of 10, even in the power pulsing mode.The second aspect is the study of one of the important physics channels of the ILC, the top anti-top quark pairs production. The main goal of this study is to determine the precision that we can expect at the ILC on the top coupling with the W boson and the photon. To get this precision differents observables are used, the cross- section, the forward- backward asymmetry and the helicity distribution of the top anti-top quark pairs production. The analysis is based on the events with polarized beams and reconstructed with the full simulation of the ILD detector, which is the detector of the SIW- ECAL, for the Detector Baseline Design of the ILD. The final expected errors on the top coupling is of the order of 2%.; Cette thèse porte sur deux aspects de l'International Linear Collider (ILC) qui est un projet d'un collisionneur linéaire électron-positron avec une énergie dans le centre de masse pouvant aller jusqu'à 500 GeV.Le premier aspect est l'élaboration d'un calorimètre électromagnétique silicium-tungstène (SiW-ECAL) pour l'un des détecteurs de l'ILC. Le concept de ce détecteur est piloté par les spécifications du faisceau de l'ILC et par l'algorithme du Particle Flow (PFA). Cela nécessite un calorimètre hautement granulaire et très compact avec l'électronique directement intégrée à l'intérieur. Pour prouver les capacités du SiW-ECAL, un prototype technologique a été construit et testé en faisceau de test à DESY. Les résultats sont présentés ici et montrent, après la procédure de calibration, un signal sur bruit de 10, même en mode power pulsing.Le deuxième aspect est l'étude de l'un des canaux physique importants de l'ILC, la production de pairs de quark top anti-top. L'objectif principal de cette étude est de déterminer la précision que nous pouvons attendre à l'ILC sur le couplage du top avec le boson W et le photon. Pour obtenir cette précision différentes observables sont utilisées, la section efficace, l'asymétrie avant-arrière et la distribution d'hélicité de la production de pairs de quark top anti-top. L'analyse est basée sur les événements avec des faisceaux polarisés et reconstruit avec la simulation complète du détecteur ILD, qui est le détecteur du SiW-ECAL, pour le Detector Baseline Design de l'ILD. Au final l'erreur attendue sur le couplage du quark top est de l'ordre de 2%.

This thesis deals with two aspects of the International Linear Collider (ILC) which is a project of a linear electron-positron collider of up to at least 500 GeV center of mass energy.The first aspect is the development of a silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW-ECAL) for one of the detectors of the ILC. The concept of this detector is driven by the ILC beam specifications and by the Particle Flow Algorithm (PFA). This requires highly granular calorimeter and very compact one with integrated electronics. To prove the capability of the SiW- ECAL a technological prototype has been built and tested in test beam at DESY. The results are presented here, and show, after the calibration procedure a signal over noise ratio of 10, even in the power pulsing mode.The second aspect is the study of one of the important physics channels of the ILC, the top anti-top quark pairs production. The main goal of this study is to determine the precision that we can expect at the ILC on the top coupling with the W boson and the photon. To get this precision differents observables are used, the cross- section, the forward- backward asymmetry and the helicity distribution of the top anti-top quark pairs production. The analysis is based on the events with polarized beams and reconstructed with the full simulation of the ILD detector, which is the detector of the SIW- ECAL, for the Detector Baseline Design of the ILD. The final expected errors on the top coupling is of the order of 2%.; Cette thèse porte sur deux aspects de l'International Linear Collider (ILC) qui est un projet d'un collisionneur linéaire électron-positron avec une énergie dans le centre de masse pouvant aller jusqu'à 500 GeV.Le premier aspect est l'élaboration d'un calorimètre électromagnétique silicium-tungstène (SiW-ECAL) pour l'un des détecteurs de l'ILC. Le concept de ce détecteur est piloté par les spécifications du faisceau de l'ILC et par l'algorithme du Particle Flow (PFA). Cela nécessite un calorimètre hautement granulaire et très compact avec l'électronique directement intégrée à l'intérieur. Pour prouver les capacités du SiW-ECAL, un prototype technologique a été construit et testé en faisceau de test à DESY. Les résultats sont présentés ici et montrent, après la procédure de calibration, un signal sur bruit de 10, même en mode power pulsing.Le deuxième aspect est l'étude de l'un des canaux physique importants de l'ILC, la production de pairs de quark top anti-top. L'objectif principal de cette étude est de déterminer la précision que nous pouvons attendre à l'ILC sur le couplage du top avec le boson W et le photon. Pour obtenir cette précision différentes observables sont utilisées, la section efficace, l'asymétrie avant-arrière et la distribution d'hélicité de la production de pairs de quark top anti-top. L'analyse est basée sur les événements avec des faisceaux polarisés et reconstruit avec la simulation complète du détecteur ILD, qui est le détecteur du SiW-ECAL, pour le Detector Baseline Design de l'ILD. Au final l'erreur attendue sur le couplage du quark top est de l'ordre de 2%.

This thesis is done in the framework of the ILC. The determination of the electroweak couplings of the top quark, is one of the tasks at the ILC. The thesis is dedicated to the measurement of the Forward-backward asymmetry in top quark pairs, at 500 GeV, using two beam polarization configurations, in the fully hadronic decay channel. The top quark almost exclusively decays to a b quark and a W boson. The 6 jet final state is analyzed using full detector simulation. Two jets with highest b-tag are taken as b jets and the remaining four jets are used to reconstruct the W s. The identification of the top and anti-top quarks is done by using the vertex charge of the b quark. Precisions on the production cross sections are also calculated. This thesis also includes a chapter on the optimization of the Si-W Electromagnetic calorimeter of the International Large Detector (ILD), one of the two detectors at the ILC. The ECAL of ILD, will consist of alternate layers of Silicon and Tungsten, where Silicon layers are active layers, while Tungsten is passive material. The Silicon layers are divided into wafers, surrounded by guard rings, to avoid the leakage currents. The analysis is focused to optimize the guard ring size. The thesis is divided into 6 chapters. The first chapter gives a brief over view of the Standard Model. The second chapter is dedicated to the theoretical aspects of the top quark physics at the ILC. A detailed description of the ILD and its sub-detectors is given in the 3rd chapter. The 4th chapter presents the studies of the optimization of Si-W ECAL guard ring size. The 5th chapter contains the details of analysis of tt production at ILC, and measurement of the AFBt . The last chapter contains the summary of the results.; Cette thèse est faite dans le cadre de l'ILC. La détermination des couplages électrofaible du quark top, est une des tâches à l'ILC. La thèse est consacrée à la mesure de l'asymétrie avant-arrière dans des paires de quark top, à 500 GeV, utilisant deux configurations de polarisation de faisceau, dans la chaîne de désintégration purement hadronique. Le quark top se désintègre à un quark b et un boson W, presque exclusivement. L'état final, qui consiste de six jets, est analysé utilisant la simulation de détecteur complète. Deux jets avec le b-tag la plus haute, sont pris comme des b jets et les quatre jets qui restent, sont utilisés pour reconstruire les Ws. L'identification des quarks top et anti-top est faite en utilisant la charge de vertex du quark b. Les précisions sur la section efficace sont aussi calculées. On trouve que l'ILC sera capable de mesurer les couplages électrofaible du quark top, avec une précision meilleur que 0.5%. Cette thèse inclut aussi une chapitre sur l'optimisation de calorimètre Électromagnétique Si-W du International Large Detector(ILD), un des deux détecteurs à l'ILC. L'ECAL d'ILD, consistera en couches alternatives de Silicium et le Tungstène, où des couches de Silicium sont des couches actives, et le Tungstène est le matériel passif. Les couches de Silicium sont divisées en 'wafer', entourées par des anneaux de protection(guard rings), pour éviter les courants de fuite. L'analyse est concentrée pour optimiser la taille d'anneau de garde. Les résultats montrent que un anneau de protection de taille jusqu'à 2mm, ne dégrades pas la performance d'ECAL gravement. La thèse est divisée en 6 chapitres. Le premier chapitre donne un résumé du Modèle Standard. Le deuxième chapitre est consacré aux aspects théoriques de la physique de quark top à l'ILC. On donne une description détaillée de l'ILD et ses sous-détecteurs dans le 3ème chapitre. Le 4ème chapitre présente les études de l'optimisation de Si-W ECAL. Le 5ème chapitre contient les détails d'analyse de production tt à ILC et la mesure de l'AFBt. Le dernier chapitre contient le résumé des résultats.

The International Linear Collider (ILC) is a proposed e+e- collider with a center-of-mass energy of 500 GeV or more, aimed at precision measurements, e.g. of a light Higgs boson that could be discovered soon at the Large Hadron Collider. Its detectors foresee the use of fine grained calorimeters to achieve the desired precisions.This thesis presents the study of the response to hadrons of a highly granular silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW ECAL), and the study of top quark pair production at the ILC.The SiW ECAL prototype developed by the CALICE collaboration was tested with beams of charged particles at FNAL in May and July 2008. After selecting single negatively charged pions entering the ECAL, its fine granularity is used to introduce a classification among four types of events, used to describe hadronic interactions.Motivated by extra-dimensional models which may explain the AFBb LEP anomaly by modifying the couplings of third generation quarks to the Z boson, the semileptonic decay of the top quark is studied with a full simulation of the proposed ILD detector for the ILC at center-of-mass energy of 500 GeV and integrated luminosity of 500 fb-1. Detector performances permit to reach efficiencies larger than 70% in finding those events with purity larger than 95%. This translates into a relative accuracy of about 1% on both the left-right asymmetry of top production ALR and the top forward-backward asymmetry AFBt with electrons polarized at 80% and no polarization of the positrons. The relative uncertainties in the left and right couplings of the top quark to the Z boson could be as good as 0.9% and 1.5%., L'International Linear Collider (ILC) est un projet de futur collisionneur électron positron opérant à une énergie nominale dans le centre de masse de 500 GeV. Il fera des mesures de précision, par exemple d'un boson de Higgs léger qui pourrait être bientôt découvert au Large Hadron Collider. Les détecteurs de l'ILC prévus à cet effet seront composés de calorimètres à haute granularité.Cette thèse présente l'étude de la réponse d'un calorimètre électromagnétique silicium tungstène hautement granulaire (ECAL SiW) ainsi que l'étude de la production du quark top à l'ILC.Le prototype d'un ECAL SiW développé par la collaboration CALICE a été testé sous faisceaux de particules chargées au FNAL en Mai et Juillet 2008. Après avoir sélectionné des pions chargés négativement et entrant dans le ECAL, sa haute granularité est mise à profit pour introduire une classification en quatre types d'événements, afin de décrire des interactions hadroniques.Des modèles de dimensions supplémentaires expliquent l'anomalie AFBb du LEP par une modification des couplages des quarks de troisième génération au boson Z. Ces effets motivent l'étude de la désintégration semileptonique des paires de quarks top, effectuée ici au moyen d'une simulation complète du détecteur ILD proposé pour l'ILC à une énergie dans le centre de masse de 500GeV pour une luminosité intégrée L = 500 fb-1. Les performances de ce détecteur permettent d'atteindre des efficacités de sélection de plus de 70% avec une pureté meilleure que 95%. Cela se traduit par une précision relative d'environ 1% sur l’asymétrie gauche-droite de la production du quark top ALR ainsi que sur l'asymétrie avant-arrière du quark top AFBt dans le cas où les électrons sont polarisés à 80% et pas les positrons. Les incertitudes relatives sur les couplages gauche et droit du quark top au boson Z peuvent aller jusqu'à 0.9% et 1.5%.

The International Linear Collider (ILC) is a proposed e+e- collider with a center-of-mass energy of 500 GeV or more, aimed at precision measurements, e.g. of a light Higgs boson that could be discovered soon at the Large Hadron Collider. Its detectors foresee the use of fine grained calorimeters to achieve the desired precisions.This thesis presents the study of the response to hadrons of a highly granular silicon-tungsten electromagnetic calorimeter (SiW ECAL), and the study of top quark pair production at the ILC.The SiW ECAL prototype developed by the CALICE collaboration was tested with beams of charged particles at FNAL in May and July 2008. After selecting single negatively charged pions entering the ECAL, its fine granularity is used to introduce a classification among four types of events, used to describe hadronic interactions.Motivated by extra-dimensional models which may explain the AFBb LEP anomaly by modifying the couplings of third generation quarks to the Z boson, the semileptonic decay of the top quark is studied with a full simulation of the proposed ILD detector for the ILC at center-of-mass energy of 500 GeV and integrated luminosity of 500 fb-1. Detector performances permit to reach efficiencies larger than 70% in finding those events with purity larger than 95%. This translates into a relative accuracy of about 1% on both the left-right asymmetry of top production ALR and the top forward-backward asymmetry AFBt with electrons polarized at 80% and no polarization of the positrons. The relative uncertainties in the left and right couplings of the top quark to the Z boson could be as good as 0.9% and 1.5%.; L'International Linear Collider (ILC) est un projet de futur collisionneur électron positron opérant à une énergie nominale dans le centre de masse de 500 GeV. Il fera des mesures de précision, par exemple d'un boson de Higgs léger qui pourrait être bientôt découvert au Large Hadron Collider. Les détecteurs de l'ILC prévus à cet effet seront composés de calorimètres à haute granularité.Cette thèse présente l'étude de la réponse d'un calorimètre électromagnétique silicium tungstène hautement granulaire (ECAL SiW) ainsi que l'étude de la production du quark top à l'ILC.Le prototype d'un ECAL SiW développé par la collaboration CALICE a été testé sous faisceaux de particules chargées au FNAL en Mai et Juillet 2008. Après avoir sélectionné des pions chargés négativement et entrant dans le ECAL, sa haute granularité est mise à profit pour introduire une classification en quatre types d'événements, afin de décrire des interactions hadroniques.Des modèles de dimensions supplémentaires expliquent l'anomalie AFBb du LEP par une modification des couplages des quarks de troisième génération au boson Z. Ces effets motivent l'étude de la désintégration semileptonique des paires de quarks top, effectuée ici au moyen d'une simulation complète du détecteur ILD proposé pour l'ILC à une énergie dans le centre de masse de 500GeV pour une luminosité intégrée L = 500 fb-1. Les performances de ce détecteur permettent d'atteindre des efficacités de sélection de plus de 70% avec une pureté meilleure que 95%. Cela se traduit par une précision relative d'environ 1% sur l’asymétrie gauche-droite de la production du quark top ALR ainsi que sur l'asymétrie avant-arrière du quark top AFBt dans le cas où les électrons sont polarisés à 80% et pas les positrons. Les incertitudes relatives sur les couplages gauche et droit du quark top au boson Z peuvent aller jusqu'à 0.9% et 1.5%.