Gaël Touquet

Although all collider experimental observations are theoretically explained by the standard model (SM) of particle physics, the SM does not explain many natural phenomenon, such as gravity, dark matter, dark energy, matter-antimatter asymmetry, etc. SuperSymmetry (SUSY) is an extension of the SM that can address some of the issues in SM. The minimal version of this extension, the MSSM, is a two Higgs doublet model, which leads to the existence of five observable Higgs bosons. Three of those Higgs boson are neutral, and the Higgs boson found in 2012 could be one of them. This thesis presents an analysis of proton-proton collision data recorded by the CMS detector in 2017 during the second run of the LHC at CERN, corresponding to an integrated luminosity of $41.5\,\mathrm{fb}^{-1}$. The analysis is aimed at the search for a MSSM heavy neutral Higgs boson decaying to a pair of taus that subsequently decay hadronically ($\tau_{\mathrm{h}}$). One of the challenges of the studied final state is the copious amount of jets produced in pp collisions via QCD, since a jet can easily be misidentified as a $\tau_{\mathrm{h}}$. In order to mitigate this misidentification, a new $\tau_{\mathrm{h}}$ identification technique based on a recursive deep neural network is presented. It is compared with the standard identification technique used in CMS. The extra Higgs boson would manifest itself as an excess of events in the distribution of the $m_{T}^{\mathrm{tot}}$ variable for the selected $\tau_{\mathrm{h}}\tau_{\mathrm{h}}$ events. Upper limits at the $95\%$ CL are determined in the $\ma-\mathrm{tan}\,\beta$ parameter space for the $m_{\mathrm{h}}^{\mathrm{max}}$ scenario. Additionally, model-independent limits on the cross section times branching fractions for a single Higgs boson produced via either gluon-gluon fusion or in association with b-quarks are determined for mass hypotheses in the range $90$ to $3200\,\mathrm{GeV}$

Malgres le fait que toutes les observations experimentales faites dans des collisionneurs de particules sont theoriquement expliquees par le modele standard, celui-ci n'explique pas des phenomenes naturels tels que la gravite, la matiere noire, l’energie noire, l’asymetrie matiere-antimatiere, etc. La super-symmetrie est une extension du modele standard qui peut proposer des solutions a certaines de ces lacunes. La version minimale de cette extension, appelee MSSM, est un modele a deux doublets de Higgs, ce qui propose l'existence de cinq bosons de Higgs observables. Trois de ces bosons de Higgs sont neutre, et le boson de Higgs decouvert en 2012 pourrait etre un d'entre eux. Cette these presente l'analyse des donnees de collision proton-proton enregistrees par le detecteur CMS en 2017 pendant la deuxieme periode de prise de donnees du LHC au CERN, ce qui correspond a une luminosite integree de 41.5fb⁻¹. Cette analyse a pour but la recherche d'un boson de Higgs lourd et neutre du MSSM, qui se desintegrerai en une pair de leptons tau qui par la suite se desintegrerai eux-memes hadroniquement (τh). Une des difficultes de l’etude de cet etat final est liee au grand nombre de jets produit par QCD dans les collisions pp, car les jets peuvent facilement etre mal identifies comme des τh. Pour mitiger cet effet, une nouvelle technique d'identification de τh basee sur un reseau de neurone profond recursif est presentee. Cette technique est ensuite comparee a la methode d'identification standard utilisee a CMS. Un boson de Higgs supplementaire se manifesterai en tant qu’exces d'evenements dans les distribution de la variable m_{T}^{tot} dans le canal τhτh. Des limites superieurs dans l'intervalle de confiance a 95% pour le scenario m_h^{max} sont determinees dans l'espace des parametres m_{a}-{tan}β. De plus, des limites sur le produit du rapport d'embranchement et de la section efficace de production sont determines pour la production par fusion de gluons et pour la production en association avec un quark b, pour des hypotheses de masses dans l'intervalle de 110 a 2900GeV