Doctorat (H/F) - Recherche de nouvelle physique dans la production de paires de bosons à haute énergie

Sujet de thèse :
La découverte du boson de Higgs par les expériences ATLAS et CMS en 2012 a complété le Modèle Standard (MS) de la physique des particules en confirmant le mécanisme de brisure spontanée de la symétrie électrofaible. Dans le Modèle Standard, ce mécanisme confère aux bosons vecteurs leur masse ainsi que leur polarisation longitudinale, faisant des mesures de polarisation une sonde directe de la brisure de la symétrie électrofaible et d'éventuels phénomènes au-delà du Modèle Standard. Le boson de Higgs joue notamment un rôle essentiel dans la régulation de la diffusion des bosons vecteurs longitudinalement polarisés à haute énergie, garantissant la préservation de l'unitarité perturbative. Toute déviation des couplages du boson de Higgs prédits par le Modèle Standard nécessiterait l'existence de nouvelles interactions ou de nouvelles résonances afin de restaurer cette unitarité. Si ces nouvelles particules sont trop massives pour être produites directement au LHC, leurs effets pourraient néanmoins être observés indirectement dans les collisions proton-proton, notamment à travers des modifications des distributions cinématiques et de la polarisation des bosons vecteurs aux hautes énergies.
Ce projet porte sur l'étude de la production de paires de bosons vecteurs en association avec deux jets hadroniques vers l'avant, une signature caractéristique de la diffusion de bosons vecteurs (Vector Boson Scattering, VBS). L'analyse se concentrera sur les événements dans lesquels un boson se désintègre de manière hadronique tandis que l'autre se désintègre leptoniquement. Les effets potentiels de nouvelle physique étant attendus principalement dans le régime des hautes énergies, la sélection privilégiera les événements contenant un boson hadronique fortement boosté, dont les produits de désintégration sont reconstruits sous la forme d'un unique jet de grand rayon.
Les effets de nouvelle physique seront interprétés dans le cadre de la théorie des champs effectifs (Effective Field Theory, EFT). Cette approche décrit l'influence de particules trop lourdes pour être produites directement au LHC au moyen d'opérateurs de dimension supérieure ajoutés au lagrangien du Modèle Standard. Les distributions mesurées permettront ainsi de contraindre, de manière largement indépendante des modèles, les coefficients de ces opérateurs effectifs. Les contributions EFT étant particulièrement importantes dans les queues à haute énergie des distributions cinématiques, les mesures de production de paires de bosons à haute énergie offrent une sensibilité particulièrement élevée à ces effets. Une attention particulière sera portée aux opérateurs EFT modifiant la composition en polarisation des bosons vecteurs. Le ou la doctorant(e) développera une méthode innovante de contrainte des paramètres EFT fondée sur un classifieur multivarié combinant plusieurs observables cinématiques et angulaires.
Le projet vise également à
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