Recherche d'un boson de Higgs leger produit en association avec une paire de quarks top dans l'experience ATLAS

One of the main goals of the ATLAS experiment is the search for the Higgs boson, the last missing ingredient of the standard model, and the studies of its properties. The experiment will be based at the future proton-proton collider LHC, whose first collisions are expected in 2007. The work presented in this thesis is dedicated to the search for a Higgs boson with a mass below 200 GeV/c2, in the associated production channel pp->ttH. The identification of jets containing b-hadrons is crucial for Higgs boson and top quark studies. The tagging performances of b-jets are studied in details in the ttH, H->bb channel, in the most realistic conditions at start of data taking (reduced pixel detector, pile-up, detection ine ciencies). At 60 % b-jet efficiency, light and c-jet rejections of 80% and 7% respectively are achieved. Whereas the discovery of the Higgs boson is expected to be relatively easy, the measurement of its parameters, in particular its couplings to fermions, is more involved. The possibility of observing the Higgs boson in the ttH, H->WW(*) channel is investigated. This process is the only one to date leading to a direct measurement of the top quark Yukawa coupling in the mass range 130-200 GeV/c2. For a Higgs boson of mass 160 GeV/c2, a statistical precision of ~7% could be reached after three years of data taking at high luminosity.L'un des principaux objectifs de l'experience ATLAS est la recherche de la derniere particule manquante du modele standard, le boson de Higgs, et l'etude de ses proprietes. Cette experience sera placee aupres du futur collisionneur de protons LHC, dont le demarrage est prevu pour l'annee 2007 au CERN. Les travaux presentes dans cette these sont dedies a la recherche d'un boson de Higgs de masse inferieure a 200 GeV/c2, dans le canal de production associee pp->ttH. L'identification des jets contenant des hadrons beaux est fondamentale pour l'etude du boson de Higgs et du quark top. Les performances d'etiquetage des jets b sont etudiees en details dans le canal ttH, H->bb, et pour des conditions de fonctionnement tres proches de celles attendues au demarrage des prises de donnees, (detecteur a pixels incomplet, bruit d'empilement et inefficacites de detection). Pour une efficacite d'identifcation de jets b de 60%, les taux de rejet attendus sont de 80% pour les jets legers et 7% pour les jets c. Si la decouverte du boson de Higgs dans ATLAS semble relativement aisee, la mesure de ses parametres, et en particulier la determination des couplages aux differents fermions, est beaucoup plus delicate. Une etude de faisabilite est proposee pour un nouveau canal, ttH, H->WW(*). Ce canal est le seul qui permet une determination directe du couplage de Yukawa du quark top dans l'intervalle de masse 130-200 GeV/c2. Pour un boson de Higgs de 160 GeV/c2, la precision statistique attendue apres trois annees de prise de donnees a haute luminosite est de 7 %