Thèse Recherche de Paires de Bosons de Higgs et Mesure du Couplage à Trois Bosons de Higgs avec l'Expérience Atlas au Lhc H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique Subatomique et Cosmologie Direction de la thèse : Jean-Baptiste DE VIVIE ORCID 0000000191632211 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59 Presque 15 ans après la découverte du boson de Higgs (H) par les expériences ATLAS et CMS, la physique du boson Higgs joue un rôle central dans la majorité des questions ouvertes en physique des particules, offrant un accès unique à divers aspects du modèle standard (MS) et à une éventuelle nouvelle physique. L'étude des propriétés du boson de Higgs est une des priorités pour la physique auprès du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) et pour l'expérience ATLAS. Parmi ces propriétés, l'auto-couplage, qui impacte directement la forme du potentiel de Higgs et donc la nature de la transition de phase électro-faible, joue un rôle très particulier. Même si sa valeur est connue dans le MS, il est nécessaire de le mesurer directement, afin de tester le modèle et éventuellement observer des signes de physique nouvelle. La production de paires de bosons H (HH), très rare et encore jamais observée, permet la mesure de l'auto-couplage la plus sensible. La faible section efficace nécessite des stratégies d'analyse avancées pour améliorer la sensibilité au signal. La thèse portera sur la recherche de la production de HH en utilisant les données du Run 3 du LHC (2022-2026) enregistrées par l'expérience ATLAS. Le projet se concentrera sur l'un des canaux de désintégration les plus sensibles pour la recherche de HH, dans l'état final avec deux quarks bottom et deux photons. Même si ce canal est très rare, la reconstruction précise des photons permet d'obtenir une très bonne pureté, et rend ce canal compétitif. La mise en place dans l'analyse des nouveaux outils d'identification des photons et de jets issus de quarks bottom (développés pendant le Run 3),
l'études des performances et l'étalonnage de ces algorithmes constitueront l'un des axes de la thèse. Un second aspect du travail portera sur le développement des techniques d'analyse pour optimiser la sensibilité et des méthodes statistiques affinées pour améliorer l'extraction du signal. Enfin, un autre aspect portera sur l'interprétation des résultats en terme de contraintes sur l'auto-couplage et autres interactions présentes au delà du modèle standard, ainsi que le développement des méthodes statistiques pour la combinaison des principaux canaux de désintégration pour les processus HH. En outre, des contributions à la préparation du Run 4 (2030-) du LHC sont envisagées (dans la mise en place du nouveau trajectographe interne et
la reconstruction des électrons et des photons). Recherche de paires de bosons de Higgs, caractérisation des paramètres d'auto-couplage du boson Higgs. Une partie des membres du groupe ATLAS du LPSC a contribué aux derniers résultats dans cet axe de recherche, en particulier pour le résultat final avec les données du Run 2 du LHC dans le canal le plus sensible HH -> bb, et le premier résultat utilisant une fraction des données du Run 3 dans le canal HH -> bb. Ces résultats ont permis d'obtenir les limites parmi les plus contraignantes sur la section efficace de production de paires de bosons de Higgs, et les paramètre d'auto couplage. Avec toutes les données recueillies pendant le Run 3, une nouvelle série d'analyses est en cours, qui nécessitera de déployer de nouvelles méthodes. Une mise en évidence de la production HH à 3 déviations standard est envisageable si ces méthodes sont suffisamment performantes. Le ou la doctorant.e sera amené.e à travailler en collaboration avec d'autres laboratoires participants à la collaboration ATLAS, pour définir les stratégies d'analyse, comparer et partager les résultats. Il ou elle devra également participer à la mise au point d'outils statistiques permettant de fixer le résultat final de l'analyse.

Master 2 ou équivalent en physique des particules ou physique théorique. Notions de physique des particules, symétrie électro-faible, boson de Higgs et en analyse statistique.
Bases de programmation scientifique en C++ et python. Niveau d'anglais avancé.