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 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 : Frédéric DELIOT ORCID 0000000307776031 Début de la thèse : 2027-10-01 Date limite de candidature : 2027-06-01T23:59:59 Dans le Modèle Standard (MS), le champ de Higgs brise la symétrie électrofaible et confère leur masse aux bosons W et Z. L'auto-couplage du boson de Higgs, qui détermine la forme du potentiel du Higgs et la stabilité du vide de l'univers, reste non mesuré, et la production de paires de bosons de Higgs (di-Higgs, HH) est la seule voie directe pour y accéder. La production de di-Higgs est extrêmement rare avec une section efficace d'environ 40 fb au LHC à 13.6 TeV. Parmi les états finaux possibles, le canal multilepton (canal avec des leptons légers) 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.
L'équipe CEA ATLAS fait partie du Département de Physique des Particules (DPhP) de l'Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU) au CEA Paris-Saclay.
Le DPhP représente environ 110 physiciens. Les thématiques scientifiques du département portent sur les constituants élémentaires de la matière aux plus hautes énergies, auprès du LHC du CERN, la recherche et développement sur de futurs accélérateurs, l'étude des propriétés de l'antimatière, la physique des neutrinos, l'astronomie gamma, la cosmologie observationnelle et le développement d'instruments de détection pour des applications médicales.

Le CEA est impliqué dans l'expérience ATLAS depuis ses débuts, principalement dans la conception et la construction du calorimètre électromagnétique à Argon Liquide et du spectromètre à muons. L'équipe ATLAS comporte environ 20 physiciens permanents dont l'expertise porte aussi bien sur la physique du détecteur que sur la reconstruction et l'analyse des données (déclenchement du calorimètre, reconstruction des muons, alignement du spectromètre à muons, identification des électrons, étiquetage des quarks b, conception et gestion de bases de données, qualité des données, mesures de luminosité, physique électrofaible, du quark top, et du boson de Higgs). L'équipe est également fortement impliquée dans le fonctionnement et l'organisation de la collaboration ATLAS.

Le groupe ATLAS au CEA Paris-Saclay participe à plusieurs améliorations du détecteur à moyen et long terme: le remplacement d'une partie des chambres à muons du spectromètre à muons (New Small Wheel), l'amélioration du système de déclenchement du calorimètre électromagnétique, ainsi que le remplacement du système interne de détection des traces chargées (ITK).
Mise en évidence d'un processus rare pour la première fois, publication de l'analyse comme résultat officiel de la collaboration ATLAS