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Contraintes sur la nouvelle physique lourde à l’aide du canal Higgs en deux photons

Equipe thématique « Masses et Intéractions Fondamentale » ; expérience : Atlas

Directeur de thèse : Sandrine Laplace

tél : 01 44 27 23 28

e-mail : laplace lpnhe.in2p3.fr

Titre : Contraintes sur la nouvelle physique lourde à l’aide du canal Higgs en deux photons

Les expériences ATLAS et CMS du Grand collisionneur de hadrons LHC au CERN, ont annoncé en 2012 la découverte d’une nouvelle particule, à une masse autour de 125 GeV, et pour laquelle les observables physiques mesurées jusqu’à présent sont compatibles avec les prédictions pour le boson de Higgs du Modèle Standard (MS). Néanmoins, la preuve reste à faire que l’ensemble des propriétés de cette nouvelle particule correspond aux prédictions du MS : taux de production et désintégration, masse, spin, parité, couplages aux bosons et aux fermions, auto-couplages, tous ces paramètres sont à mesurer avec précision. Un nouveau domaine de recherche est ouvert ! Le groupe ATLAS du LPNHE est fortement impliqué dans l’étude du canal de désintégration H en diphoton. Ce mode en diphoton a joué un rôle décisif dans la découverte annoncée en 2012, et est un des modes privilégiés pour la physique du Higgs lors du run 2 du LHC démarrant en 2015. Le canal en diphoton étant celui avec le plus grand nombre de candidats totalement reconstruits, de nombreuses observables liées au Higgs sont ainsi accessibles par le biais de ce canal.

Cette thèse s’intéressera à la mesure des sections efficaces différentielles des événements Higgs en diphoton en fonction de plusieurs variables (impulsion transverse du Boson de Higgs, nombre de jets, variables angulaires, etc…), afin de contraindre la contribution indirecte éventuelle de nouvelle physique « lourde » i.e. non produite au LHC (la nouvelle physique n’ayant toujours pas été observée au LHC, cette éventualité est jusqu’ici très réaliste). L’influence de cette nouvelle physique peut être exprimée à travers une théorie effective des champs (Effective Field Theory, EFT) d’une particule de spin 0 : les paramètres libres de cette théorie peuvent en effet être contraints par les sections efficaces différentielles.

Le sujet est conçu pour aborder un large éventail du travail en physique expérimentale des particules : la mesure d’objets électromagnétiques tels que le photon et l’électron, la détection des muons, l’identification de jets hadroniques. L’étudiant(e) mettra en oeuvre des techniques d’analyse originales pour caractériser les signaux du boson de Higgs, et développera des techniques statistiques pour établir des contraintes sur les paramètres du Higgs en combinant plusieurs mesures. La formation sera complétée par un travail technique sur le calorimètre électromagnétique du détecteur ATLAS.

Lieu de travail : LPNHE - Paris

Déplacements éventuels : Missions régulières au CERN, Genève ; un séjour de courte/moyenne durée au CERN peut être envisagé

Documentation : http://atlas.web.cern.ch/Atlas/Collaboration/

Contact :

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