Thèse Étude de l'Auto-Couplage et de Couplages Anormaux du Boson de Higgs dans avec les Données de l'Expérience Atlas au Lhc H/F

Université Clermont Auvergne

Établissement : Université Clermont Auvergne
École doctorale : Sciences Fondamentales
Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique de Clermont Auvergne
Direction de la thèse : Djamel BOUMEDIENE ORCID 0000000278093118
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-25T23:59:59

Ce projet de thèse porte sur l'étude du secteur de Higgs, considéré comme une fenêtre sur le Modèle standard et d'éventuelles nouvelles physiques. Il se concentre en particulier sur la production de paires de bosons de Higgs (HH), qui permet d'accéder directement à l'auto-couplage du boson de Higgs et, par conséquent, à la structure du potentiel de Higgs. A cela s'ajoute les processus impliquant des quarks top, dont le couplage de Yukawa joue un rôle central dans la stabilité du vide électrofaible. À l'aide des données de la troisième campagne de l'expérience ATLAS au LHC, le candidat recherchera des signatures rares de di-Higgs telles que HH bb et la production ttHH, qui combine une sensibilité à l'auto-couplage de Higgs et aux interactions top-Higgs. Compte tenu des sections efficaces extrêmement faibles, l'analyse s'appuiera sur des techniques avancées d'apprentissage automatique et des outils statistiques affinés pour optimiser l'extraction du signal.

Au-delà de l'étude du seul auto-couplage du Higgs, le projet adopte une stratégie d'interprétation plus large fondée sur la théorie des champs effective (EFT). Outre les processus di-Higgs, il intégrera des processus associés au top du type tt+X qui partagent une sensibilité commune aux couplages anormaux du top et du Higgs. Une approche tt+X unifiée renforce les contraintes sur les opérateurs EFT en exploitant la complémentarité entre divers canaux de production du Higgs et les canaux électrofaibles associés au top.

Parallèlement, le doctorant contribuera au développement du détecteur de temps à haute granularité (HGTD), une des mise à niveau du détecteur ATLAS pour la phase du LHC à haute luminosité. Le HGTD est conçu pour atténuer les effets de pile-up et améliorer la reconstruction des événements grâce à des mesures de synchronisation précises. Le doctorant participera à la caractérisation du détecteur et aux études de performance, en combinant analyse phénoménologique et développement instrumental au sein de la collaboration ATLAS.

Le groupe A TLAS du LPCA a participé aux derniers résultats impliquant une paire de quarks b et de photons dans l'état final. Ces études ont permis de mettre les contraintes les plus fortes sur l'autocouplage à ce jour par rapport aux autres études similaires. Avec la
prise de nouvelles données au Run-3, une nouvelle série d'analyses est en cours, permettant de déployer de nouvelles méthodes et de chercher des modes de production plus rares tel que l'état final ttHH. De plus, le LHC se prépare au déploiments de détecteurs amélioré pour le HL-LHC, la phase de haute luminosité.

Caractérisation des couplages du Higgs, recherche ou contrainte de déviations.

Le ou la doctorante sera amenée à travailler en collaboration avec d'autres laboratoires participant à la collaboration, pour définir des nouveaux algorithmes de sélection et caractérisation des différents processus enregistrés par le détecteur A TLAS.
Il ou elle devra également participer à la mise au point d'outils statistiques permettant de fixer le résultat final de l'analyse.