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Measurement of the Drell–Yan cross-section mass dependence in proton--proton collisions at \sqrt{s} = 13 TeV with the CMS detector

par Vanden Bemden, Max
Président du jury Tytgat, Michel
Promoteur Favart, Laurent
Publication Non publié, 2026-08-28

Thèse de doctorat

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Résumé :

Cette thèse de doctorat présente une mesure de la section efficace différentielle du processus Drell-Yan dans les collisions proton-proton à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV.L’analyse utilise les données enregistrées par l’expérience CMS au CERN pendant la période 2016–2018 du Run 2 du LHC, correspondant à une luminosité intégrée de 137,9 fb⁻¹.Le processus Drell-Yan, dans lequel une paire de leptons est produite par l’échange d’un photon virtuel ou d’un boson Z, constitue une sonde privilégiée de la chromodynamique quantique (QCD) perturbative, des interactions électrofaibles et de la structure du proton à travers les fonctions de distribution des partons (PDF). Les mesures réalisées sur une large gamme de masses invariantes dileptoniques permettent ainsi de tester le Modèle Standard avec une grande précision.La section efficace différentielle est mesurée en fonction de la masse invariante de la paire de leptons dans les canaux diélectrons et dimuons, sur un domaine allant de 40 GeV à 3 TeV. L’analyse porte notamment sur la détermination des corrections d’efficacité des leptons, la validation des observables reconstruites, l’estimation des bruits de fond, la correction des effets du détecteur et l’évaluation des incertitudes systématiques.Les sections efficaces sont déterminées pour des leptons habillés dans l’espace de phase fiduciel ainsi que dans l’espace de phase complet après correction de l’acceptance. Les résultats des deux canaux sont ensuite combinés en tenant compte des corrélations entre les canaux, les périodes de prise de données et les intervalles de mesure, afin d’améliorer la précision globale.Les mesures sont comparées à des prédictions théoriques fondées sur des calculs de QCD perturbative jusqu’à l’ordre N3LO, complétés par des corrections électrofaibles à l’ordre NLO, à l'aide des programmes N3LOXS, MiNNLO, FEWZ et PHOTOS.Un bon accord est observé entre les données et les prédictions théoriques sur l’ensemble du domaine de masse étudié.La précision obtenue est meilleure que 5 % jusqu’à l’échelle du TeV dans la mesure combinée. Ces résultats constituent à ce jour la mesure la plus précise de la section efficace différentielle du processus Drell-Yan en fonction de la masse invariante dileptonique réalisée au LHC. Ils fournissent également une contrainte importante pour les futures études de précision du Modèle Standard et pour la détermination globale des fonctions de distribution des partons.