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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0282

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

RECHERCHE DE LA PRODUCTION AU LHC DE PARTICULES DE MATIERE NOIRE PRODUITES PAR FUSION DE BOSON VECTEURS ET ETUDE DES PERFORMANCES DES CHAMBRES MICROMEGAS AVANT LEUR INSTALLATION DANS LES NOUVELLES PETITES ROUES DU DETECTEUR ATLAS

RÉSUMÉ DU SUJET

Le problème de l'identification de la matière noire est au cœur des domaines de la physique des particules et de l'astrophysique. Cinq fois plus abondante que la matière baryonique dans l'Univers, mais de nature encore inconnue, son existence même implique que notre inventaire des briques élémentaires de la matière dans le Modèle Standard (MS) est incomplet. Il est possible que le LHC puisse produire des particules de matière noire qui échappent à la détection directe, mais qui pourraient être découvertes indirectement comme un excès d'événements avec de l'énergie ou de l'impulsion manquante. Pour réduire le bruit de fond provenant de processus du MS, le mode de production de paires ?? par fusion de bosons vecteurs (W ou Z), dit VBF, conduit a la meilleure sensibilité.

Cette thèse est composée de deux parties. La première partie se concentre sur la recherche de la matière noire produite par fusion de bosons vecteurs (W ou Z) avec les données du LHC enregistrées à partir de 2015, avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV avec le détecteur ATLAS.

À cette énergie, et avec la quantité de données accumulée jusqu'en 2018, cette recherche devrait améliorer significativement les limites actuelles sur la production de paire de particules invisibles. Les résultats seront interprétés soit dans le cadre de modèles simplifiés avec des bosons massifs f médiateurs d'une nouvelle interaction se couplant aux particules de matière noire ? et aux bosons vecteurs du MS (mais ça pourrait aussi être simplement un boson de Higgs si celui-ci s’avère constituer un portail vers un secteur caché sans interaction avec les autres particules du MS), soit dans celui d'une théorie des champs effective qui décrit les interactions scalaires et tensorielles entre la matière noire et les bosons du MS. Ces recherches sont les plus sensibles pour de la matière noire de masse inférieure à 20 GeV, et pourront fournir des informations complémentaires aux recherches directes de matière noire, elles-mêmes plus sensibles à grande masse. Il pourra être aussi utile de combiner ces résultats avec ceux de la recherche de résonances dans l’état final a 2 bosons vecteurs (W+W- et ZZ) pour contraindre encore plus le domaine de masse autorisé pour les bosons médiateurs et les particules de matière noire.

Si un signal significatif de matière noire est découvert au LHC, il faudra une grande statistique pour effectuer une caractérisation complète et précise de ses propriétés. Le détecteur ATLAS va subir un vaste programme de modernisation afin de faire face à la hausse du flux de particules en raison du fonctionnement à plus haute luminosité du LHC prévue pour 2021.

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 spectro-mètre à muons d'ATLAS et être opération-nels 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, homo-généité 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 2

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

Philippe SCHUNE  

CEA
DRF/IRFU/SPP/Atlas
CEA-Saclay
IRFU
91191 Gif-sur-Yvette Cedex

Téléphone : +33 1 69 08 70 61

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
PHENIICS
DIRECTEUR DE THÈSE

Samira Hassani

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