Introduction

             La physique des particules a pour objet d'étudier les constituants élémentaires de la matière et les interactions auxquelles ils sont soumis. Ces connaissances théoriques sont regroupées sous la théorie du nom de "modèle standard". Ce modéle standard a été vérifié avec une grande précision auprès des expériences du LEP (Large Electron Prositon collider) au CERN et du Tevatron à Fermilab. Mais plusieurs questions fondamentales, comme l'origine des masses des particules, ne sont pas résolues.

             Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception et du développement du détecteur CMS (Compact Muon Solenoid), une des quatre expériences associées au collisionneur de protons LHC (Large Hadron Collider). Le LHC sera mis en route à l'été 2007. Au départ, ma thèse avait pour cadre les détecteurs MSGG et leur électronique. Mais le remplacement dans le trajectographe de CMS des détecteurs gazeux à micropistes par des détecteurs silicium à micropistes (fin décembre 1999) a conduit à l'abandon de ce sujet. Cette thèse s'est alors organisée autour de trois projets :

• l'étude sous faisceau hautement ionisant de détecteurs gazeux à micropistes initialement prévue dans le trajectographe de CMS (chapitre );
• l'étude sous un faisceau échantillonné à 25 ns de détecteurs silicium à micropistes (chapitre );
• la conception et le développement d'un algorithme de reconstruction de vertex, dans le cadre d'ORCA (Object-oriented Reconstruction for CMS Analysis), permettant l'identification de jets contenant des quarks $b$ (chapitre ).

             Le premier chapitre abordera quelques objectifs de physique du détecteur CMS auprès du LHC comme

• la recherche du boson de Higgs,
• l'existence de particules supersymétriques,
• l'étude de la violation de la symétrie CP
• et la recherche du plasma quark-gluon grâce aux collisions d'ions lourds.

             Le deuxième chapitre a pour objet de présenter le CERN (l'Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire), le collisionneur proton-protons LHC et les différents constituants du détecteur CMS.

             La suite de cette thèse est consacrée à mon travail durant ces trois années de thèse au sein du groupe "trajectographe du détecteur CMS".

             Le chapitre 3 est consacré aux détecteurs gazeux à micropistes (MSGC) conçus en 1988.              Après un bref historique et avoir rappelé le principe de fonctionnement de ces détecteurs gazeux, je présenterai les principales caractéristiques de ces détecteurs MSGC initialement prévus pour le trajectographe du détecteur CMS. Je détaillerai ensuite le dispositif de test sous faisceau à haute intensité du PSI entre le 19 octobre et le 23 novembre 1999. Durant ce test, j'ai participé à l'acquisition des données de 18 modules MSGC ainsi qu'à l'étude du nombre de pistes perdues. Ce test a permis de conclure que la résistance des détecteurs MSGC permettait de les inclure dans le trajectographe du détecteur CMS. Après ce test et l'annonce du remplacement des détecteurs MSGC, j'ai continué l'étude de ces détecteurs en analysant :

• la stabilité temporelle du rapport signal sur bruit à haute intensité,
• l'influence de la pression sur ce rapport
• et les variations temporelles du rapport signal sur bruit à basse intensité caractérisant la polarisation du substrat.

             Le chapitre 4 est consacré aux détecteurs silicium à micropistes qui ont été choisis pour remplacer les MSGC du trajectographe de CMS. Après un bref rappel historique et avoir résumé le principe de fonctionnement des détecteurs silicium à micropistes, je présenterai les principaux choix technologiques de ces détecteurs silicium. Je détaillerai ensuite le dispositif de test sous un faisceau du CERN échantillonné à 25 ns (comme celui du futur LHC) lors d'une campagne de prise de données entre le 17 octobre et le 3 novembre 2001. Durant ce test, j'ai participé à l'acquisition des données de 6 modules et j'ai conçu un programme C++ permettant l'extraction des données brutes (au format Zebra) pour être traitées et analysées dans le cadre d'O.R.C.A. Les analyses de délai et d'efficacité de reconstruction seront exposées dans cette thèse.

             Le dernier chapitre a pour objectif de présenter différents algorithmes de reconstruction de traces, de vertex primaires et secondaires inclus dans le programme officiel de reconstruction et d'analyse de CMS : O.R.C.A. Une grande partie de ma thèse a porté sur la conception et le développement de l'algorithme "Elastic Arms" (EA) consacré à la reconstruction de vertex secondaires. Après avoir longuement optimisé les paramètres de cet algorithme, j'ai pu déterminer la résolution et l'efficacité de la reconstruction des vertex et évaluer leur temps de reconstruction. L'analyse d'événements $b$$\bar{b}$ a permis une estimation du nombre de jets pouvant contenir des quarks $b$ et identifiables par cet algorithme. D'autre part, j'ai conçu et développé une série de programmes permettant la visualisation de la position de vertex simulés et reconstruits (primaires et secondaires).

             De plus, j'ai déterminé la résolution et l'efficacité de la reconstruction de vertex primaires par trois différentes méthodes. J'ai aussi brièvement évalué les effets de l'empilement d'événements sur la reconstruction de vertex primaires.

             Cette thèse a permis de contribuer au développement du trajectographe du détecteur CMS, autant pour l'évaluation des perfomances techniques des modules de détection que pour la reconstruction des futures données recueillies par ces modules.