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Laforge Bertrand

par Bertrand Laforge - 29 décembre 2015

Family Name : LAFORGE

First Name : Bertrand

Email : laforge lpnhe.in2p3.fr

Activity : ATLAS

Address : Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies (LPNHE), Barre 12/22, 4 place Jussieu,75005 Paris cedex 05 Tél. +33 (0)1 44 27 47 56 / +33 (0) 6 58 54 57 39

Responsabilité scientifiques, pédagogiques et administratives :

Je suis le coordinateur de la physique en L1 à l’Université Pierre et Marie Curie. J’assure la direction de la plateforme de travaux pratiques de L1 situé à l’Atrium. Je suis également responsable de la Plateforme d’expériences de cours de cours de physique de l’UPMC, héritage précieux de la faculté des sciences de Paris que nous entretenons et développons au gré des progrès technologiques et des évolutions pédagogiques. Je suis également directeur des études pour le L1-L2 au sein de l’équipe de formation universitaire de la licence de physique de l’UPMC.

Depuis 2011, je suis membre du conseil scientifique de l’Institut Lagrange de Paris (Labex)

Depuis 2014, je suis le représentant français au sein du réseau européen de formation doctorale IDPASC auquel participent les universités françaises suivantes : UPMC, Université Paris Diderot, Université Paris Saclay, Université de Savoie.

Depuis 2013, je suis membre de la commission des thèses et des HDR de la faculté de physique.

Activité de Recherche :

Après une formation d’ingénieur menée en parallèle à une formation universitaire en physique, mon activité de physicien expérimental en physique des particules s’est déroulée en plusieurs étapes. Après avoir accompli ma thèse en 1997 en étudiant les propriétés de la chromodynamique quantique (QCD) dans l’expérience H1 (DESY, Hambourg), j’ai rejoint le LPNHE en 1997 en tant qu’ATER puis comme maître de conférences (UPMC) à partir de la rentrée 1998.

De 2000 à 2010, j’ai mené, en parallèle de mon activité de recherche principale, une recherche pluridisciplinaire principalement avec un collègue biologiste de l’Ecole Normale Supérieure visant à proposer un nouveau paradigme pour le vivant en rupture avec la vision déterministe du programme génétique. Ma principale responsabilité dans cette collaboration a consisté à développer des programmes de simulation de systèmes simples d’intérêt biologique et à essayer de réinterpréter les résultats expérimentaux avec une approche de physicien. En 2006, j’ai monté une petite équipe (2 EC, 1 thésard) au laboratoire sur cette thématique qui a accueilli un thésard qui a soutenu sa thèse en janvier 2009.

Cependant, depuis 19 ans, mon activité principale est menée au sein de l’expérience ATLAS qui est installée sur le nouveau grand collisionneur de protons (LHC) exploité au CERN à Genève depuis 2010. Notre équipe a particulièrement été impliquée dans la conception et la construction du calorimètre électromagnétique qui équipe ATLAS et participe à la bonne marche de ce détecteur depuis le démarrage du LHC. L’expérience ATLAS couvre un domaine d’énergie nouveau et a mené à la découverte du boson de Higgs en 2012.

J’ai assumé la responsabilité de la coordination technique des développements, des tests, de la mise en service de l’électronique frontale qui contrôle l’expérience. Au niveau de la collaboration ATLAS, j’ai assuré pendant 8 ans la coresponsabilité de la coordination des activités d’électronique du calorimètre électromagnétique au sein d’un comité restreint de pilotage. Par ailleurs, la collaboration ATLAS m’a confié la coordination du groupe de travail « Calorimeter Trigger Software Performances » que j’ai assuré de 2006 à 2013 en coordination avec un collègue de Brookhaven travaillant en permanence à Genève.

En 2015, dans le cadre de la préparation du Run 2 du LHC à 13 TeV dans le centre de masse, la collaboration ATLAS m’a confié la coordination de la réécriture du logiciel permettant de garantir la qualité des données concernant les photons et les électrons. Pendant la prise de données de 2015, j’ai assuré une grande partie de la qualification des données.

Au niveau de la physique, j’ai dans un premier temps développé un projet de recherche concernant la recherche de dimensions supplémentaires d’espace qui pourraient permettre de comprendre pourquoi l’échelle de Planck (10^19 GeV) est si éloignée de l’échelle de brisure de la symétrie électrofaible (100-500 GeV). Certaines stratégies d’analyse développées dans le cadre de cette étude se sont trouvées être particulièrement pertinentes pour la recherche du boson de Higgs au LHC. Le doctorant que j’encadrais à cette époque a donc continué son travail de thèse sur la recherche du boson de Higgs dans un des canaux les plus importants au LHC : H→γγ. Cette thèse a été soutenue le 4 avril 2005.

Sous ma coordination, notre équipe a fortement contribué à toutes les analyses publiées par la collaboration ATLAS sur les mesures de sections efficaces de production de photon unique ou de diphoton et à la recherche du boson de Higgs dans le canal en deux photons. En 2012, nous avons annoncé la découverte d’un nouveau boson compatible avec les propriétés attendues du boson de Higgs du Modèle Standard. Son observation a été faite dans 2 canaux fondamentaux : H→γγ et H→ZZ→4 leptons. En 2013, l’analyse des différents modes de désintégration de cette résonnance a permis de montrer que son spin est très probablement 0 comme attendu dans le Modèle Standard.

En 2012, j’ai été nommé professeur à l’UPMC et je continue mes activités de recherche sur ATLAS. En 2013, j’ai lancé au laboratoire une nouvelle activité de recherche de matière noire en association avec un boson de Higgs. Ce sujet fait l’objet d’une thèse en cours. Un des enjeux instrumental de cette thèse concerne l’amélioration des performances du détecteur électromagnétique en utilisant notre connaissance des signaux de cross-talk mesurés grâce au système de calibration des photons et électrons. Etant donné l’importance de ces objets dans la recherche de nouvelle physique, c’est un sujet prioritaire pour le run II du LHC.

Liste des doctorants que j’ai encadrés :

Physique des hautes énergies :

09/2010 – 10/2013 : Thèse de Liwen Yao, Recherche expérimentale du boson de Higgs dans le canal diphoton dans ATLAS, LPNHE Paris, cotutelle UPMC– IHEP Pékin (encadrement 90%)

09/2009 – 03/2013 : Thèse de Herbeth Torres, Observation d’une nouvelle particule dans la recherche du boson de Higgs se désintégrant en deux photons dans l’expérience ATLAS au LHC (encadrement effectif 50%), université Paris 7.

09/2002-04/2005 : Thèse de Marc Escalier, Recherche expérimentale de la brisure spontanée de symétrie électrofaible dans le canal H en 2 photons et d’une solution au problème de hiérarchie dans ATLAS ; Participation à la préparation de l’électronique du calorimètre électromagnétique, LPNHE Paris, Université Paris-Sud –Paris XI (encadrement 100%)

Biologie théorique :

09/2005-01/2009 : Thèse de Jérôme Glisse, Simulation de modèles sélectifs de la différenciation cellulaire. LPNHE Paris, Université Pierre et Marie Curie–Paris 6. Codirecteur (encadrement 50%).

Liste des thèses en cours

10/2014 – en cours : Thèse de Alvaro Lopes Solis, Recherche de matière noire en association avec un boson de Higgs avec les données du Run II du LHC dans l’expérience ATLAS (encadrement 100%)

Participation à des jurys de thèse :

Mai 2004, thèse de David Guez, « Modélisation et simulation de paramètres critiques de la première station du spectromètre di-muons d’ALICE », Université Paris Sud

Mai 2005, thèse de Marc Escalier (directeur de thèse), « Recherche expérimentale de la brisure spontanée de symétrie électrofaible dans le canal H →gamma gamma et d’une solution au problème de hiérarchie dans ATLAS. Participation à la préparation de l’électronique du calorimètre électromagnétique », Université Paris Sud

Janvier 2007, thèse de Sylvestre Baudrand-Ouadi, « Mesure de la polarisation longitudinale de faisceaux de positons et d’électrons à HERA par effet Compton à l’aide d’une cavité Fabry-Perot de haute finesse », Université Paris Sud

Janvier 2009, thèse de Jérôme Glisse (co-directeur de thèse), « Simulation d’un modèle darwinien de différenciation cellulaire », UPMC

Mai 2010, thèse de Tran Trong Hieu (rapporteur), « Mesures de précision de la section efficace des processus courant neutre et courant chargé à grand Q² à HERA avec le faisceau d’électrons polarisés », Université Paris Sud

Septembre 2012 : thèse de Matteo Corbo (président), « La production de paires de quarks top dans le canal de désintégration avec un lepton tau dans l’expérience CDF », UPMC

Mars 2013, thèse de Bao Tran, « Recherche de manifestations de dimensions supplémentaires dans le canal diphoton avec l’expérience ATLAS au LHC », Université de Grenoble

Octobre 2013, thèse de Liwen Yao (co-directeur de thèse), « Contribution to the Higgs boson discovery in the diphoton channel at LHC », UPMC

Décembre 2013, thèse de Hugues Brun (rapporteur), « La reconstruction et l’identification des photons dans l’expérience CMS au LHC. Applications à la recherche de bosons de Higgs dans le canal diphoton », Université de Lyon I

Octobre 2014, thèse de Pauline Comini (président), « Etude de la formation d’antihydrogène neutre et ionis é dans les collisions antiproton–positronium », UPMC

Décembre 2014, thèse de Flavien Vansyngel (président), « The blind Bayesian approach to Cosmic Microwave Background data analysis », UPMC

Juillet 2015, thèse de Marcela Pelaez (président), « Infrared Correlation Functions in Quantum Chromodynamics », UPMC

Septembre 2015, thèse de Florent Leclercq (président), « Bayesian large-scale structure inference and cosmic web analysis », UPMC

Participation à des jurys de HDR :

Avril 2012, HDR de Pascal BALLET, « BioDyn, une approche interdisciplinaire pour la création et le développement de logiciels intégrés de modélisation et de simulation en biologie computationnelle », Université de Bretagne Occidentale

Mars 2015, HDR de Camelia-Maria Mironov (Président), « A transatlantic affair with heavy flavour », UPMC

Principales publications :

Mes publications les plus importantes correspondent à la découverte du boson de Higgs dans le canal diphoton (et aux premières mesures de ces propriétés), à la construction du calorimètre électromagnétique d’ATLAS et à la préparation du système de déclenchement de l’expérience qui a conditionné toutes les analyses qui ont pu être menées avec les données du LHC. Au niveau de la biologie, j’ai fait deux contributions que j’estime importante : nous avons montré par simulation qu’une biologie basée sur un modèle de hasard-sélection (opposé à la théorie du déterminisme génétique) possède de nombreuses propriétés observées dans le vivant et peut constituer une bonne base pour proposer un modèle crédible d’organisation du vivant à même de résoudre l’incompatibilité théorique entre théorie de l’information utilisée en biologie et la stochasticité bien identifiée des lois de la physico-chimie au niveau moléculaire. La seconde est une contribution théorique visant à comprendre d’où viennent les propriétés émergentes des systèmes biologiques. La première publication a été un « highlight » de Science Direct en 2005 et a eu beaucoup d’écho, notamment en suscitant une réinterprétation des mécanismes fondamentaux qui sont à la base des mécanismes du cancer.

Je suis signataire de 610 publications touchant au domaine de la physique des hautes énergies - plus mes deux thèses (doctorat et HDR) - dont 535 publiées dans des revues à comité de lecture. Ces 535 articles ont été cités 49441 fois dans d’autres publications. Parmi ces 535 articles en physique des particules, 7 ont été cités plus de 500 fois, 110 ont été cités entre 100 et 499 fois, 132 ont été cités entre 50 et 99 fois, 234 ont été cités entre 10 et 49 fois (Source inSPIRE). Depuis 2010, la collaboration ATLAS présente ces résultats publics sous deux formes : des articles publiés dans des revues à comités de lecture et des notes de conférence issue d’une revue interne à la collaboration. Je suis signataire de plus de 330 notes de conférence de ce type.

En plus de ces publications au sens strict du terme, le fonctionnement de nos collaborations amène à publier des notes internes qui sont des articles très importants pour le développement de nos projets et dont le public visé est limité à la collaboration, soit environ 2000 personnes. Je suis signataire d’une quarantaine d’articles de ce type qui sont validés par un comité de revue interne à la collaboration ATLAS. Par ailleurs, j’ai publié plusieurs notes techniques décrivant les systèmes électroniques dont j’ai assuré la coordination du développement et dont le lectorat est d’environ 100 personnes.

Je suis signataire également de 6 articles en biologie dont 3 au sein d’ouvrages collectifs traitant de problématiques interdisciplinaires et 3 dans des revues à comité de lecture. L’un de ces articles est cité 54 fois (google scholar).

Je ne liste ici que les contributions les plus importantes qui sont en relation directe avec mon travail :

1. Search for Dark Matter in Events with Missing Transverse Momentum and a Higgs Boson Decaying to Two Photons in pp Collisions at √s=8 TeV with the ATLAS Detector, ATLAS Collaboration, Phys.Rev.Lett. 115 (2015) 13, 131801

2. Measurement of Higgs boson production in the diphoton decay channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector, ATLAS Collaboration, Phys.Rev. D90 (2014) 11, 112015

3. Electron and photon energy calibration with the ATLAS detector using LHC Run 1 data, ATLAS Collaboration, Eur.Phys.J. C74 (2014) 10, 3071

4. Evidence for the spin-0 nature of the Higgs boson using ATLAS data, ATLAS Collaboration, Phys.Lett. B726 (2013) 120-144

5. Measurements of Higgs boson production and couplings in diboson final states with the ATLAS detector at the LHC, ATLAS Collaboration, Phys.Lett. B726 (2013) 88-119

6. A particle consistent with the Higgs Boson observed with the ATLAS Detector at the Large Hadron Collider, ATLAS Collaboration, Science 338 (2012) 1576-1582

7. Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC, ATLAS Collaboration, Phys.Lett. B716 (2012) 1-29

8. Combined search for the Standard Model Higgs boson in pp collisions at s√=7 TeV with the ATLAS detector, ATLAS Collaboration, Phys.Rev. D86 (2012) 032003

9. Search for a fermiophobic Higgs boson in the diphoton decay channel with the ATLAS detector, ATLAS Collaboration, Eur.Phys.J. C72 (2012) 2157

10. Search for the Standard Model Higgs boson in the diphoton decay channel with 4.9 fb−1 of pp collisions at √s=7 TeV with ATLAS, ATLAS Collaboration, Phys.Rev.Lett. 108 (2012) 111803

11. Combined search for the Standard Model Higgs boson using up to 4.9 fb−1 of pp collision data at √s=7 TeV with the ATLAS detector at the LHC, ATLAS Collaboration, Phys.Lett. B710 (2012) 49-66

12. Search for the Standard Model Higgs boson in the two photon decay channel with the ATLAS detector at the LHC, ATLAS Collaboration, Phys.Lett. B705 (2011) 452-470

13. Limits on the production of the Standard Model Higgs Boson in pp collisions at √s=7 TeV with the ATLAS detector, ATLAS Collaboration, Eur.Phys.J. C71 (2011) 1728

14. Performance of the ATLAS Trigger System in 2010 / ATLAS Collaboration, arXiv:1110.1530 ; CERN-PH-EP-2011-078, 2012 - Eur. Phys. J. C 72 (2012) 1849

15. Measurement of the inclusive isolated prompt photon cross-section in pp collisions at √s= 7 TeV using 35 pb−1 of ATLAS data / ATLAS Collaboration, arXiv:1108.0253 ; CERN-PH-EP-2011-115, 2011 - Phys. Lett. B 706 (2011) 150-167

16. Measurement of the isolated diphoton cross section in pp collisions at √s=7 TeV with the ATLAS detector / ATLAS Collaboration, arXiv:1107.0581 ; CERN-PH-EP-2011-088, 2012 - Phys. Rev. D 85 (2012) 012003

17. Measurement of the inclusive isolated prompt photon cross section in pp collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS detector / ATLAS Collaboration, arXiv:1012.4389 ; CERN-PH-EP-2010-068, 2011 - Phys. Rev. D 83 (2011) 052005

18. Performance of the ATLAS Trigger System in 2010, Atlas Collaboration, Eur.Phys.J.C72:1849,2012.

19. Combined performance studies for electrons at the 2004 ATLAS combined test-beam. E. Abat et al., JINST 5 (2010) P11006

20. Performance of the electronic readout of the ATLAS liquid argon calorimeters. H. Abreu (Orsay, LAL) et al.. 2010. JINST 5 (2010) P09003

21. Performance of the ATLAS Detector using First Collision Data, Atlas Collaboration, JHEP 1009 (2010) 056

22. Readiness of the ATLAS Liquid Argon Calorimeter for LHC Collisions, ATLAS Collaboration, Eur.Phys.J. C70 (2010) 723-753

23. Study of the response of ATLAS electromagnetic liquid argon calorimeters to muons. M. Aharrouche et al., Nucl.Instrum.Meth. A606 (2009) 419-431

24. Expected Performance of the ATLAS Experiment - Detector, Trigger and Physics. ATLAS Collaboration, Jan 2009. 1852pp. e-Print : arXiv:0901.0512

25. Time resolution of the ATLAS barrel liquid argon electromagnetic calorimeter, M. Aharrouche et al. 2008. Nucl.Instrum.Meth.A597:178-188,2008.

26. Radiation qualification of the front-end electronics for the readout of the ATLAS liquid argon calorimeters. N.J. Buchanan et al. 2008. JINST 3:P10005, 2008.

27. The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider. ATLAS Collaboration, JINST 3:S08003, 2008.

28. Construction, assembly and tests of the ATLAS electromagnetic end-cap calorimeters. ATLAS Collaboration, JINST 3:P06002, 2008.

29. Design and implementation of the Front End Board for the readout of the ATLAS liquid argon calorimeters. N.J. Buchanan et al., JINST 3:P03004, 2008.

30. ATLAS liquid argon calorimeter back end electronics. Liquid Argon Back End Electronics Collaboration, JINST 2:P06002, 2007.

31. Response Uniformity of the ATLAS Liquid Argon Electromagnetic Calorimeter., J. Colas et al., Nucl.Instrum.Meth.A582:429-455, 2007.

32. Construction, Assembly and tests of the ATLAS electromagnetic Barrel Calorimeter, ATLAS Electromagnetic Barrel Liquid Argon Calorimeter Group, Nucl.Instrum.Meth.A558:388-418,2006

33. Position Resolution and Particle Identification with the ATLAS EM Calorimeter, ATLAS Liquid Argon Calorimeter Collaboration , Nucl.Instrum.Meth.A550:96-115,2005

34. Performance of the ATLAS electromagnetic Calorimeter End-Cap Module 0, B. Aubert et al, Nucl.Instrum.Meth.A500:178-201,2003

35. Performance of the ATLAS electromagnetic Calorimeter Barrel Module 0, B. Aubert et al, Nucl. Instrum. Meth. A500:202-231,2003, Erratum-ibid. A517:399-402,2004

36. Searches for neutral Higgs bosons in e+ e- collisions from s**(1/2) = 191.6-GeV to 201.7-GeV, DELPHI, Eur.Phys.J. C23 (2002) 409-435

37. Probing TeV scale gauge unification by hadronic collisions, C. Balazs & B. Laforge, Phys.Lett.B525:219-224,2002.

38. Implementation of a serial protocol for the liquid argon calorimeters of ATLAS, F. Hubaut, et al., IEEE Trans.Nucl.Sci.48:1254-1258,2001

39. C. Adloff, et al., Diffractive dijet production at HERA. hep-ex/9808013. Eur.Phys.J.C6:421-436,1999.

40. Elements of statistical methods in high-energy physics analyses, B. Laforge & L. Schoeffel, Nucl.Instrum.Meth.A394:115-120,1997

41. T. Nicholls, et al., Performance of an electromagnetic lead / scintillating fiber calorimeter for the H1 detector. Nucl.Instrum.Meth.A374:149-156,1996.

Publications en biologie :

A. Laforge, ‘‘Emergent properties in Biological Systems as a Result of a Competition between Internal and External Dynamics’’, JBPC, mars 2009

B. Le Guillou, L., Dard, N., Glisse, J., Maro, B., Louvet-Vallée, S., Laforge, B., ‘‘A 3D mechanical model of the early mammal embryo’’, JBPC, mars 2009

C. Laforge et al., ‘‘Modeling embryogenesis and cancer : an approach based on an equilibrium between the autostabilization of stochastic gene expression and the interdependence of cells for proliferation’’, Progress in Biophysics and Molecular Biology, 2005 Sep ;89(1):93-120.

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