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Etalonnage des jets, mesures de sections efficaces et extraction d’alpha_S dans ATLAS et au Futur Collisionneur Circulaire au CERN (FCC-ee)
Titre : Etalonnage des jets, mesures de sections efficaces et extraction d’alpha_S dans ATLAS et au Futur Collisionneur Circulaire au CERN (FCC-ee)
Directeur de thèse : Luc Poggioli
Co-encadrant : Bogdan Malaescu
Equipe : Masses et interactions fondamentales ; groupe ATLAS et FCC
Description :
L’évaluation de la constante de couplage fort alpha_S et les tests de son évolution en fonction de l’échelle d’énergie, prédite par les équations du groupe de normalisation dans QCD (RGE), peuvent être effectués à l’aide de mesures de sections efficaces de production de jets. Nous proposons d’effectuer ces études à l’aide des données accumulées par ATLAS lors du Run-2 du LHC, avec la possibilité d’utiliser également les données du Run-3 (démarrage prévu en mars 2022).
Avec l’accroissement de luminosité accumulée, qui permet de réduire les erreurs statistiques, même dans le cas de mesures de section-efficaces multidimensionnels, il devient de plus en plus crucial de réduire également les erreurs systématiques le plus possible. Cela sera obtenu en effectuant un étalonnage absolu des jets et in-situ, avec les effets de physique et de détecteur clairement factorisés. Une telle méthode permettra de moins s’appuyer sur l’utilisation des simulations Monte Carlo (MC) que dans la méthode actuelle d’étalonnage relatif des jets in-situ, qui repose sur une comparaison précise des données et des simulations. En fait, alors que la méthode d’étalonnage relatif utilise le MC pour décrire à la fois les effets de détecteur et de physique dans différentes topologies, l’étalonnage absolu utilisera le MC pour décrire les effets de physique, tandis que la réponse du détecteur sera obtenue directement à partir des données.
Les méthodes d’extraction d’alpha_S et les tests de son évolution RGE seront également étendus aux études de conception en cours pour le FCC-ee, et leurs implications sur le design des détecteurs. A cet effet, nous utiliserons les événements avec un photon énergique émis dans l’état initial (Initial State Radiation ISR) et plusieurs jets dans l’état final. Les rapports de sections efficaces entre différentes multiplicités de jets dans l’état final permettront de réduire l’impact des erreurs systématiques. L’utilisation de la méthode ISR est très prometteuse au FCC-ee, grâce à la très haute luminosité fournie. Cela permettra une meilleure compréhension des erreurs systématiques, en effectuant des mesures sur une large gamme d’énergie des particules finales, tout en conservant les mêmes conditions pour le collisionneur et les détecteurs. L’optimisation du design du détecteur pour réaliser ces mesures sera également étudiée.
Dans ATLAS, comme au FCC-ee, les études proposées permettront des mesures de haute précision afin d’effectuer des tests très précis de QCD, ainsi que de sonder des signaux éventuels de nouvelle physique aux échelles de masse les plus élevées.
Stage :
Un stage avant le début du doctorat est prévu.
Lieu de travail : LPNHE, Paris
Déplacements éventuels : CERN
Contact :
- Luc Poggioli, 33 (0)1 44 27 73 81
- Bogdan Malaescu, 33 (0)1 44 27 91 30
Documentations :
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