Sujet de thèse : Recherche de la production de paires de bosons de Higgs dans le canal de désintégrati

Sujet de thèse :
Description Approfondie du sujet de thèse
Dix ans après la découverte du boson de Higgs (H) par les expériences ATLAS et CMS, la physique du boson de Higgs joue un rôle central dans la vaste majorité des questions ouvertes en physique des particules, offrant un accès unique à divers aspects du Modèle Standard (MS) et à une éventuelle nouvelle physique.
L’étude des propriétés du boson de Higgs reste toujours une des priorités pour la physique du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) et pour l’expérience ATLAS : parmi ces propriétés, l’auto-couplage du boson H se montre particulièrement intéressant du fait de son influence directe sur la forme du potentiel de Higgs et donc la transition de phase électro-faible.
La production directe de paires de bosons H (HH), très rare (dans le MS) et encore jamais observée, offre la mesure d’auto-couplage de H la plus sensible. Ce processus est caractérisé par une section efficace faible, nécessitant des stratégies d’analyse avancées pour améliorer la sensibilité au signal.
La thèse portera sur la recherche de la production de HH en utilisant les données du Run 3 du LHC enregistrées par l’expérience ATLAS ; le projet se concentrera sur le canal de désintégration le plus sensible pour la recherche de HH, dans l’état final avec deux quark bottom et deux leptons tau. Ce canal de désintégration fournit un compromis entre le taux de désintégration élevé du canal hadronique, et la signature expérimentale claire des leptons tau.
L’amélioration de la reconstruction et de l’identification des leptons tau avec des méthodes innovantes constitue un des axes principaux du projet de thèse, ainsi que la calibration de ces nouveaux algorithmes d’identification avec les données du Run 3 d’ATLAS.
Un aspect du travail portera sur le développement des techniques d’analyse pour optimiser la sensibilité et des méthodes statistiques affinées pour améliorer l’extraction du signal. Un autre aspect du projet pourra porter sur l’interprétation des résultats en termes de paramètres d’auto couplage du Higgs, ainsi que le développement des méthodes statistiques pour la combinaison des principaux canaux de désintégration pour les processus HH.
Le groupe ATLAS LPSC est aussi fortement impliqué dans la construction du nouveau trajectographe pour le détecteur ATLAS (ITk) pour la phase à Haute Luminosité du LHC. La personne recrutée aura l’opportunité de contribuer à la production de ce nouveau détecteur en intégrant les activités du groupe.

Références bibliographiques :
The ATLAS Collaboration, Search for the nonresonant production of Higgs boson pairs via gluon fusion and vector-boson fusion in the bbtautau final state in proton-proton collisions at \sqrt{s}=13TeV with the ATLAS detector, Phys. Rev. D 110, 032012, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.032012


Contexte :
Le laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (LPSC) (http://lpsc.in2p3.fr) est
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