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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0393

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

Mesure des propriétés du boson de Higgs dans le canal de désintégration en deux photons et calibration de la distribution d'horloge de précision dans le détecteur CMS

RÉSUMÉ DU SUJET

Après l’observation du boson de Higgs par les expériences Atlas et CMS en 2012, les mesures de précision des propriétés de ce boson sont aujourd’hui un des enjeux majeurs de la physique des hautes énergies et du Large Hadron Collider (LHC). En effet, il s’agit de tester la compatibilité de ce boson avec celui attendu par le Modèle Standard (MS) de la physique des particules. Dans son canal de désintégration en deux photons (H -> GG), le boson de Higgs est entièrement reconstruit, le pic de masse correspondant pouvant être mesuré avec une très bonne résolution expérimentale. En conséquence, en dépit d’un taux d’embranchement très faible dans le MS, le canal H -> GG fut l’un des deux canaux ayant permis la découverte du boson de Higgs, le canal de désintégration en quatre leptons étant le second. Le sujet de thèse proposé a pour but de mesurer les différents couplages du boson de Higgs via l’utilisation de techniques d'intelligence artificielle dites methodes d'apprentissage profond (deep learning). Par l’utilisation d’un classificateur en multiples catégories, l’ensemble des informations disponibles dans l’analyse H-> GG seront prises en compte pour fournir la meilleure séparation possible entre les différents canaux de production du boson de Higgs ainsi qu’avec les différents bruit de fonds du MS. D’autre part, le LHC subira dans les prochaines années une jouvence permettant d’augmenter sa luminosité (High Luminosity LHC, HL-LHC) d’un facteur 10 environ. En contre partie, les conditions de prise de données seront beaucoup plus difficiles. En conséquence, le détecteur CMS sera également amélioré (jouvence Phase II) pour faire face à ces conditions. La possibilité d’associer à chaque objet reconstruit dans la collision un temps mesuré avec une grande précision constitue un des aspects les plus importants de cette jouvence, ce qui permettra en conséquence d’améliorer la qualité des différentes mesures réalisées dans le canal H-> GG. Le deuxième volet de la thèse s’articulera ainsi sur le timing de haute résolution envisagé par CMS, en particulier sur la surveillance et la calibration ultra rapide du système de distribution d’horloge.

Le candidat recruté pour la thèse aura l’opportunité d’explorer différentes améliorations de l’analyse H -> GG avec l’ensemble de la statistique du run2 collecté par le détecteur CMS (140/fb). Il développera également une analyse de ce canal pour le run3 basée sur les méthodes d’apprentissage profond les plus récentes et appliquera cette méthode aux données collectées entre 2021 et 2022 par CMS (environ 115/fb attendu). Enfin, Il participera à la jouvence du détecteur CMS, en effet le module permettant la surveillance et la calibration de la distribution d’horloge sera utilisé l’ensemble des détecteurs de timing ultra précis utilisés dans l’expérience CMS. Les deux aspects du programme de thèse, qui occuperont une part égale dans le développement de la thèse, fourniront au candidat une grande visibilité dans la collaboration CMS et plus généralement dans le domaine de la physique des hautes énergies.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Master en physique

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service de Physique des Particules
Groupe CMS (CMS)
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Mehmet Ozgur SAHIN  

CEA
DRF/IRFU/DEDIP/STREAM

Téléphone : +33 1 69 08 14 67

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Fabrice COUDERC

CEA
DRF/IRFU/DPHP/CMS
CEA-Saclay Irfu/SPP