Dark Photon Search with the HPS Experiment at JLab

L'experience HPS (Heavy Photon Search) au Jefferson Lab (USA)recherche un nouveau boson de jauge vecteur, nomme "photon lourd" ou "photon sombre", dans une fourchette de masse allant de 20 a 1000 MeV. Une telle particule couplerait avec le photon du modele standard par effet de "kinetic mixing" et pourrait ainsi etre emis par l'intermediaire d'electrons. En utilisant un faisceau d'electron de haute intensite d’un a six GeV envoye sur une cible de tungstene, HPS cherche a detecter une fine resonance dans le bruit de fond produit par les processus QED qui serait la signature d'un photon lourd. HPS exploitera aussi le fait qu'a tres petit couplages, le photon lourd se desintegrera apres une distance detectable, fournissant ainsi une seconde signature sous la forme d'un vertex eloigne de la cible. Dans cette these, je presente les motivations pour une telle recherche de photon lourd dans ce domaine specifique de l'espace de phase, puis je presente le spectrometre HPS, en detaillant en particulier le calorimetre electromagnetique qui a ete l'un de mes sujets d'etude. Ensuite, je presente mon travail utilisant une integration Monte-Carlo pour calculer la section efficace des processus QED attendus dans l'experience HPS. Finalement, je presente dans cette these mon analyse de donnee pour la recherche d'un pic sur le bruit de fond QED dans les donnees acquises au printemps 2015.