Partenaires
Menu
Rechercher
Navigation
Accueil > Thèses, Stages, Formation et Enseignement > Propositions de thèses antérieures > Propositions de thèses 2017 > Mesures de précision de la masse du quark top avec les données à 13 TeV de l’expérience ATLAS auprès du LHC
Mesures de précision de la masse du quark top avec les données à 13 TeV de l’expérience ATLAS auprès du LHC
Equipe thématique « Masses et Intéractions Fondamentale » ; expérience : Atlas
Directeur de thèse : Frédéric Derue
tél : 01 44 27 47 03
e-mail : derue lpnhe.in2p3.fr
Co-encadrant : Tristan Beau
tél : 01 44 27 41 94
e-mail :beau lpnhe.in2p3.fr
Titre : Mesures de précision de la masse du quark top avec les données à 13 TeV de l’expérience ATLAS auprès du LHC
Résumé :
Le sujet de thèse porte sur la mesure de la masse du quark topavec les données de l’expérience ATLAS auprès du LHC. L’étudiant ou l’étudiante travaillera sur l’ensemble des données prises lors du Run2 à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV. Le travail sera effectué au sein d’un groupe de travail dédié de la collaboration. L’accent sera mis sur la réduction des incertitudes systématiques à la fois par l’utilisation de différentes méthodes de mesure et par des études spécifiques.
Contexte :
ATLAS est l’une des expériences auprès du LHC, le collisionneur proton-proton du CERN dont la deuxième période de fonctionnement a débuté en 2015. Le groupe du LPNHE est composé de vingt-huit membres dont dix-huit physicienns et physiciennes permanents. Le groupe s’appuie sur son expertise dans le domaine de la calorimétrie électromagnétique et de la trajectographie. Il a participé à la mise en place et à l’analyse des données prises lors des tests en faisceaux, dans la phase de compréhension du détecteur et aux analyses de données. Le groupe est maintenant impliqué dans la mise à niveau du détecteur à pixels pour la phase de très haute luminosité ainsi que sur la mise à disposition de moyens de calcul et de stockage pour la collaboration. Le groupe participe à l’étude de la brisure de la symétrie électrofaible à travers les études sur le boson de Higgs, des mesures de précision du Modèle Standard et la recherche de nouvelle physique. Un groupe de six permanents travaille actuellement sur les mesures des propriétés du quark top et la physique avec des jets de particules.
Sujet :
Le sujet de thèse porte sur une mesure de précision de la masse du quark top. L’étudiant ou l’étudiante travaillera sur l’ensemble des données prises lors du Run2 du LHC à une énergie dans le centre de masse de 13 TeV.
Le quark top est le seul fermion élémentaire ayant une masse de l’ordre de l’échelle électrofaible. Il se trouve ainsi être un secteur privilégié pour l’étude de la brisure de la symétrie électrofaible. La masse du quark top est un des paramètres fondamentaux du Modèle Standard. Les corrections radiatives à la masse du top dépendent de la masse du boson W et de la masse du boson de Higgs. Elles sont aussi sensibles aux prédictions sur la stabilité de l’univers. Il est donc important de pouvoir comparer avec une grande précision ces différentes mesures de masse afin de pouvoir mettre en évidence de possibles effets non prévus par le Modèle Standard. Le LHC produit des paires de quarks top-antitop en grande abondance. Le grand nombre d’événements produit lors du Run 1 a permis d’obtenir une mesure de la masse du quark top qui est déjà limitée par les incertitudes systématiques, en particulier celles provenant de l’étalonnage en énergie des jets. Avec l’ensemble des données du Run 2, c’est un lot d’événements top-antitop près de vingt fois supérieur qui sera à disposition. Si les mesures doivent etre poursuivies avec les méthodes usuelles, il est important de développer des méthodes alternatives. De plus, le travail sur l’estimation des incertitudes systématiques sur la reconstruction des jets et la modélisation doit etre complété.
L’étudiant ou l’étudiante travaillera sur un lot d’événements dans lesquels l’un des quarks top se désintègre en un W (donnant un lepton et un neutrino) et un quark b, qui lui meme se désintègre en un J/psi (méson formé d’un quark c et d’un antiquark c), lui meme se désintégrant en deux muons. La mesure s’effectuera avec la méthode dite des patrons (« templates ») qui est basée sur la comparaison entre les données et les simulations d’une observable sensible à la masse du quark top. Cette observable est la masse invariante formée des trois leptons issus du quark top et est donc peu sensible à l’étalonnage des jets. Cette mesure nécessite une grande statistique et devient donc envisageable avec les données du Run 2. La mesure ainsi obtenue pourra etre combinée avec d’autres mesures, en particulier dans les canaux dileptoniques obtenus aussi avec la méthode des patrons ou la méthode des éléments de matrice, une technique alternative développée dans le groupe.
Outre la nécessaire phase de compréhension du détecteur pour définir au mieux les fonctions de résolution, les différentes étapes de l’analyse devront être mises en oeuvre :
- la sélection des événements basée sur l’identification et la reconstruction des leptons et des jets et l’étude des différents bruits de fond ;
- la mesure de la masse du quark top avec différentes méthodes ; ce travail s’effectuant au sein d’un groupe de travail dédié de la collaboration ATLAS.
- la quantification des erreurs systématiques.
Finalement, afin de tenir compte des opportunités qui pourraient se présenter ou des difficultés qui pourraient apparaître, de nombreuses orientations sur le thème de la physique du quark top restent possibles et ouvertes.
Stage de M2 :
Un stage de M2 est prévu. Il portera, suivant les envies du stagiaire et les besoins de la collaboration, sur l’un ou plusieurs des aspects développés plus haut.
Lieu de travail : LPNHE - Paris
Déplacements éventuels : déplacements réguliers au CERN
Documentation :
- http://atlas.web.cern.ch/Atlas/Collaboration/
- http://lpnhe.in2p3.fr/atlas
- pages 17 et 18 du dernier rapport d’activité qui est disponible ici
Contact :
- Frédéric Derue, 01 44 27 47 56 ou derue lpnhe.in2p3.fr
- Tristan Beau, 01 44 27 41 94 ou beau lpnhe.in2p3.fr
- Giovanni Calderini, 01 44 27 23 25 ou calderini lpnhe.in2p3.fr
Ecole doctorale de rattachement :
Ecole doctorale Sciences de la Terre et de l’Environnement et Physique
de l’Univers
Lien sur les offres de thèse et candidature :
http://ed560.ipgp.fr/index.php/Offres_de_th%C3%A8se
Dans la même rubrique :
- Préparation aux futures expériences d’oscillation de neutrinos à grande distance pour l’étude de la violation de CP
- Caractérisation de l’énergie noire avec le télescope Subaru
- Etude des couplages du boson de Higgs à l’aide de sa désintégration en paires de photons
- Mesure de proprietés du boson de Higgs et des ses couplages au fermions et aux bosons W/Z dans l’état final lepton(s)+bb+X dans l’expérience ATLAS
- Etude des fonds diffus galactiques et extragalactiques avec l’expérience HESS
- Recherche de nouvelle physique dans les désintégrations B → K(*)ℓ+ℓ- avec l’expérience LHCb
- Analyse des modèles de Matière Noire leptophilique en utilisant les données de recul électronique de XENON1T
- Amélioration de la mesure de l’énergie transverse manquante dans ATLAS et recherche de matière noire dans les canaux Higgs en deux photons
- Etude des propriétés temporelles des noyaux actifs de galaxie aux très hautes énergies avec l’expérience H.E.S.S. et perspectives pour CTA
- Recherche de Nouvelle Physique avec des muons auprès de l’expérience COMET à J-PARC (Japon)
- Recherche de nouvelle physique dans des désintégrations de mésons beaux en trois corps sans particule charmée avec l’expérience LHCb
- Etude de l’universalité leptonique dans les désintégrations b → sℓℓ et développement de la reconstruction pour l’upgrade de détecteur LHCb
- Recherche d’une nouvelle résonance se désintégrant en deux photons avec le détecteur ATLAS au LHC
- Etude de l’universalité leptonique dans les désintégrations b → cℓν et développement de la reconstruction pour l’upgrade de détecteur LHCb
