Thèse Recherche de la Production par Paire de Bosons de Higgs dans le Canal Multilepton à 13.6 Tev avec le Détecteur Atlas H/F

Université Paris-Saclay GS Physique

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique
École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation
Laboratoire de recherche : Département de Physique des Particules
Direction de la thèse : Frédéric DELIOT ORCID 0000000307776031
Début de la thèse : 2026-11-02
Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59

Dans le Modèle Standard (MS), le champ de Higgs est à l'origine de la brisure de symétrie électrofaible, conférant ainsi leur masse aux bosons W et Z. La découverte du boson de Higgs en 2012 au LHC a permis de confirmer expérimentalement l'existence de ce champ. Malgré des études approfondies, l'auto-couplage du boson de Higgs reste non mesuré, bien qu'il soit essentiel pour comprendre la forme du potentiel du Higgs et la stabilité du vide de l'univers. L'étude de la production par paires de bosons de Higgs (di-Higgs) est la seule manière directe d'accéder à ce paramètre et d'obtenir des informations clés sur la transition de phase électrofaible après le Big Bang. La production de di-Higgs est extrêmement rare (section efficace ~ 40 fb pour des collisions proton-proton avec une énergie de 13,6 TeV). Parmi les états finaux possibles, le canal multilepton est prometteur grâce à sa signature cinématique distinctive, bien que complexe en raison de la diversité des topologies et des bruits de fond. Les avancées récentes en intelligence artificielle, en particulier les architectures de type transformer respectant les symétries physiques, ont amélioré de manière significative la reconstruction d'événements complexes dans des canaux tels que HH4b ou or HHbb. Appliquer ces techniques au canal multilepton offre un fort potentiel pour améliorer la sensibilité. Ce projet de thèse se concentrera sur la recherche de la production de di-Higgs dans l'état final multilepton avec l'ensemble des données du Run 3 d'ATLAS à 13,6 TeV, en s'appuyant sur les travaux en cours des équipes de l'Irfu sur le canal ttH multilepton afin de développer des méthodes avancées d'analyse et de reconstruction basées sur l'intelligence artificielle. L'objectif du projet est d'approcher la sensibilité du MS sur l'auto-couplage du boson de Higgs.

The CEA ATLAS group is part of the Department of Particle Physics (DPhP) of the Institute of Research into the Fundamental Laws of the Universe (IRFU) at CEA Paris-Saclay.
DPhP comprises about 110 physicists. DPhP scientific themes include the study of elementary constituents of matter at the highest energies at the CERN LHC collider, R&D for future accelerators, study of antimatter, neutrino physics, gamma ray astronomy, observational cosmology, the study of gravitational waves, and instrumentation for medical applications.

The CEA group has been involved in ATLAS since its origins, mainly in the design and construction of the liquid argon electromagnetic calorimeter and of the muon spectrometer. The group is composed of around 20 permanent physicists gathering expertise in detector and reconstruction aspects (calorimeter trigger, muon reconstruction, muon alignment, electron and photon calibration, b-tagging, database management, data preparation and luminosity) as well as in physics analysis (electroweak physics, top quark and Higgs boson physics). The group is deeply involved in the life and organisation of the collaboration.

It also participates in several upgrades for the medium and long term detector improvements: the replacement of part of the endcap muon spectrometer chambers (New Small Wheel), the upgrade of the electromagnetic calorimeter trigger and the upgrade of the central inner tracker (ITK).

Publication of results as official ATLAS papers.