Etudes de bruit du fond dans le canal H→ZZ*→4l pour le Run 1 du LHC. Perspectives du mode bbH(→γγ) et études d'un système de détecteur pixel amélioré pour la mise à niveau de l'expérience ATLAS pour la phase HL-LHC

La premiere prise des donnees du LHC (2010-2012) a ete marquee par la decouverte du boson scalaire, dit boson de Higgs. Sa masse a ete mesuree avec une precision de 0.2% en utilisant ses desintegrations en deux photons et celles en deux bosons Z donnant quatre leptons dans l’etat final. Les couplages ont ete estimes en combinant plusieurs etats finaux, tandis que la precision sur leur mesure pourra beneficier enormement de la grande statistique qui sera accumulee pendant les prochaines periodes de prise des donnees au LHC (Run 2, Phase 2).Le canal H→ZZ*→4 leptons, a un rapport d'embranchement reduit mais presente un faible bruit de fond, ce qui le rend attractif pour la determination des proprietes du nouveau boson. Dans cette these, l’analyse conduite pour la mise en evidence de ce mode dans l’experience ATLAS est detaillee, avec un poids particulier porte a la mesure et au controle du bruit de fond reductible en presence d’electrons.Dans le cadre de la preparation de futures prises de donnees a tres haute luminosite, prevues a partir de 2025, deux etudes sont menees:La premiere concerne l’observabilite du mode de production du boson de Higgs en association avec des quarks b. Une analyse multivariee, basee sur des donnees simulees, confirme un tres faible signal dans le canal H→2 photons.La seconde concerne la conception et le developpement d’un detecteur interne en silicium, adapte a l’environnement hostile, de haute irradiation et de taux d’occupation elevee, attendues pendant la Phase 2 du LHC. Des etudes concernant l’optimisation de la geometrie, l’amelioration de l’efficacite ainsi que la resistance a l’irradiation ont ete menees. A travers des mesures SiMS et des simulations des procedes de fabrication, les profiles de dopage et les caracteristiques electriques attendues pour des technologies innovantes sont explores. Des prototypes ont ete testes sous faisceau et soumis a des irradiations, afin d’evaluer les performances du detecteur et celles de son electronique associee.