Thèse Intelligence Artificielle et Mesures de Précision de la Masse et de la Largeur du Boson de Higgs avec Cms H/F Doctorat.Gouv.Fr

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 : Fabrice COUDERC ORCID 0000000320404099 Début de la thèse : 2027-10-01 Date limite de candidature : 2027-04-01T23:59:59 La mesure précise des propriétés du boson de Higgs constitue un enjeu majeur de la physique des particules et un test fondamental du Modèle Standard. Cette thèse propose d'améliorer la mesure de sa masse et les contraintes sur sa largeur naturelle dans le canal de désintégration en deux photons (H ), en exploitant les données du Run 3 de l'expérience CMS au LHC.
Le groupe CMS de Saclay est le groupe leader pour la calibration du calorimètre électromagnétique et pour la mesure de la masse dans le canal diphoton. Le groupe est l'auteur principal de la mesure avec les données du Run2 dans le canal diphoton, grâce à une calibration innovante (IJazZ2.0), précise et rapide basée sur des événements Z ee et Z et adoptée récemment par la collaboration comme méthode de calibration pour les Run2 et les Run3 du LHC.
Le projet repose sur le développement de nouvelles méthodes de calibration du calorimètre électromagnétique de CMS utilisant l'intelligence artificielle. À partir de la méthode IJazZ2.0 développée au CEA/Irfu, l'objectif est de remplacer une calibration reposant sur quelques centaines de paramètres par une correction continue et multidimensionnelle. Des modèles génératifs modernes permettront de simuler rapidement les désintégrations Z ee sous contraintes cinématiques et d'améliorer à la fois l'échelle et la résolution en énergie des électrons et des photons.
Ces développements seront appliqués à une nouvelle mesure de précision de la masse du boson de Higgs, avec une attention particulière portée aux différences de réponse du détecteur aux électrons et aux photons. La mesure directe de la largeur naturelle du boson de Higgs est impossible au LHC car la résolution en masse des détecteurs est très supérieure à cette largeur. Des mesures indirectes sont néanmoins possibles: ces développements permettront également d'améliorer les contraintes sur la largeur naturelle du boson de Higgs grâce à l'interférence quantique entre sa production résonante et le bruit de fond diphoton. Cette interférence provoque de faibles déplacements du pic de masse, dépendant de la cinématique des événements, ainsi que des déformations de sa distribution en masse. Leur mesure nécessite une maîtrise exceptionnelle de la calibration et des incertitudes expérimentales et théoriques.
Cette thèse associera ainsi intelligence artificielle, physique instrumentale et mesures de précision pour approfondir notre compréhension des propriétés fondamentales du boson de Higgs. Physique des particules, Modèle Standard, propriétés du boson de Higgs, expérience CMS au LHC, mesures de précision. - Mesure des paramètres du boson de Higgs: masse et largeur naturelle
- Développement de la méthode de calibration IJazZ2.0 par des techniques d'intelligence artificielle permettant d'btenir une correction en énergie continue.
- Méthode de la largeur naturelle par interférométrie. Développement d'une méthode de calibration en énergie innovante et adaptation au contexte de la mesure de la masse et de la largeur naturelle du boson de Higgs.