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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0103

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique des particules / Physique corpusculaire et cosmos
INTITULÉ DU SUJET Français English

Étude précise des couplages du boson de higgs dans sa désintégration en deux bosons de jauge Z et étude des performances des chambres Micromegas des nouvelles petites roues du détecteur ATLAS

RÉSUMÉ DU SUJET

La découverte d'une nouvelle particule avec une masse autour de 125 à 126 GeV, annoncée par les expériences ATLAS et CMS le 4 juillet 2012 est le point culminant de la chasse au boson de Higgs et marque le point de départ d’une nouvelle ère dans le domaine de physique des particules.  Le modèle standard (SM) de la physique des particules prédit avec précision les couplages du boson de Higgs à toutes les autres particules connues. D'autre part, les théories alternatives au-delà du modèle standard (BSM) prédisent des déviations par rapport aux prévisions de SM. Par conséquent, la détermination expérimentale de la nature précise du boson découvert est l'une des tâches les plus importantes du programme de physique des expériences du LHC. La deuxième phase du LHC, notée RUN-2, à une énergie de 13 TeV dans le centre de masse (par rapport à 7 et 8 TeV en RUN-1) a commencé au printemps 2015 et se poursuivra jusqu'en 2018. Elle vise à une luminosité intégrée d'environ 120 fb-1 qui, si elle est atteinte, représentera plus de cinq fois ce qui a été obtenu en RUN-1, avec un nombre de bosons de Higgs produits plus de 10 fois plus grand, compte tenu de la montée en énergie. Cela nous permettra d'effectuer des mesures plus précises des propriétés du boson de Higgs et de faire une recherche de nouvelle physique au delà du SM. 

Le sujet de thèse proposé est bien intégré dans ce programme scientifique ambitieux du LHC et de la collaboration  ATLAS. Il comporte deux parties complémentaires et reliées entre elles. 

i) La première partie de la thèse consistera en une analyse des données du run-2 dédiée à l'étude de la nature de boson de Higgs. Notre projet consiste à mesurer les couplages du boson de Higgs via sa désintégration à 4 leptons (électrons ou muons) dans un régime ou on s’éloigne de sa couche de masse (off-shell) pour être finalement combiné avec les résultats correspondants à partir des mesures de couplage on-shell. Dans la pratique, notre tâche sera de mesurer la section efficace du processus pp-> ZZ-> 4l pour une large gamme de la masse invariante des 4 leptons de l’état final. Ce canal offre la meilleure sensibilité en raison de sa signature propre avec un rapport signal sur bruit de fond excellent. De nouvelles interactions affectent à la fois le taux et les distributions différentielles de l'état final 4-lepton. L'analyse sera effectuée en classant les événements par rapport au nombre de jets produits en association avec le système des 4 leptons (ZZ + n-jets).

ii) La deuxième partie de cette thèse sera consacrée à la compréhension, l’analyse et l'exploitation des détecteurs gazeux de type MicroMegas. Des détecteurs de ce type doivent remplacer une partie du spectromètre à muons d'ATLAS et être opérationnels pour le redémarrage du LHC en 2020. Compte-tenu des contraintes de précisions et de fonctionnement qu’il faut avoir pour ces détecteurs (précision spatiales, homogénéité du gain, efficacité, etc.), de nombreuses mesures de contrôles et de qualité sont à prévoir avant, pendant et après la construction de ceux-ci. Après analyses et interprétation, ces mesures serviront à la calibration et permettront d’optimiser le fonctionnement des détecteurs.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

master en physique des particules

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'univers
Service de Physique des Particules
Groupe Atlas
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Claude GUYOT  

CEA
DSM/IRFU/SPP
CEA Saclay
DSM/IRFU/SPP
91191 Gif Sur Yvette cedex

Téléphone : +33 1 69 08 55 74

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

RODANTHI NIKOLAIDOU

CEA
DSM/IRFU/SPP/Atlas
CEA SACLAY
DSM/IRFU/SPP
91191 GIF SUR YVETTE CEDEX