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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-21-0321

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

Mesure de la luminosité du LHC avec le calorimètre à argon liquide d’ATLAS et recherche de particules lourdes à longue durée de vie

RÉSUMÉ DU SUJET

Depuis la découverte du boson de Higgs en 2012, les efforts des expériences LHC sont focalisés sur la recherche de

phénomènes nouveaux, au-delà du Modèle Standard. Un des aspects importants dans la comparaison entre les observations

et la théorie est d’être capable de normaliser aussi précisément que possible les observations par rapport à la théorie,

donc de mesurer aussi précisément que possible la luminosité de l’accélérateur. L’objectif est d’atteindre une précision

meilleure que 1% au cours des prochaines années, ce qui est un facteur deux à trois meilleur que la précision atteinte

actuellement.

Lors du redémarrage du LHC début 2022, il est prévu d’accroître la luminosité de la machine d’un facteur deux environ.

Pour exploiter au mieux cette augmentation de luminosité, le système de déclenchement du calorimètre a été largement revu. Il sera basé sur l’analyse en temps réel des signaux numérisés à la volée, par des batteries de composants programmables.

Une caractéristique importante de ce nouveau système de déclenchement est sa capacité à mesurer pour chaque collision

entre deux paquets de protons l’énergie totale déposée dans le calorimètre. Combiné à la stabilité, l’excellente

linéarité et à l’uniformité de réponse du calorimètre à argon liquide d’ATLAS, le nouveau système de déclenchement offre

le potentiel d’une mesure de la luminosité avec d’excellentes caractéristiques en termes de linéarité et de stabilité.

Une voie très prometteuse est l’utilisation de réseaux de neurones, qui peuvent avoir vocation à être implémentés

directement dans le FPGA assurant le traitement des données numérisées.

Une autre caractéristique du système de déclenchement est sa capacité unique à garder trace de l’historique des

interactions dans le détecteur sur un temps nettement plus long que ce que peut faire le système de lecture central.

Ceci permettra à terme, pour les prises de données prévues au-delà de 2025 de compenser en temps réel l’effet de la

charge d’espace générée sur la mesure d’énergie du détecteur. Surtout, cette caractéristique ouvre la possibilité de

détecter des particules dont la désintégration survient longtemps (plusieurs dizaines ou centaines de ns, à comparer

aux 25 ns entre deux croisements consécutifs) après leur création, donc lentes et très massives, presque jusqu’à la

limite cinématique de 7 TeV, bien au-dessus de la limite atteignable par des techniques de recherche plus classiques. De

telles particules apparaissent dans de nombreuses classes de modèles supersymétriques.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

M2 en physique des constituants élémentaires ou M2 en Electronique, Traitement du signal et des données. Une ouverture sur l'instrumentation sera appréciée

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service de Physique des Particules
Groupe Atlas (ATLAS)
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2021
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Philippe Schwemling  

CEA
DRF/IRFU/DPHP/Atlas
CEA Saclay
DSM/IRFU/SPP
Bat 141, p57

Téléphone : 33169088585

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Philippe Schwemling

CEA
DRF/IRFU/DPHP/Atlas
CEA Saclay
DSM/IRFU/SPP
Bat 141, p57