Doctorat (H/F) - Étude du boson de Higgs et de son auto-couplage dans les canaux H → γγ et HH → bbγγ grâce à des techniques d’apprentissage profond et à l’aide de l’expérience ATLAS auprès du collisionneur LHC au CERN
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- CDD Doctorant
- 36 mois
- Doctorat
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Cette offre est ouverte aux personnes disposant d’un titre leur reconnaissant la qualité de travailleur handicapé ou travailleuse handicapée.
L'offre en un coup d'oeil
L'unité
Laboratoire des 2 infinis - Toulouse
Type de Contrat
CDD Doctorant
Temps de Travail
Complet
Lieu de Travail
31062 TOULOUSE
Durée du contrat
36 mois
Date d'Embauche
01/10/2026
Rémuneration
La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel
Postuler Date limite de candidature : lundi 3 août 2026 23:59
Description du Poste
Sujet De Thèse
La physique des particules étudie les constituants fondamentaux de la matière et leurs interactions. Un des meilleurs outils à notre disposition pour étudier ces particules est le plus puissant accélérateur de particules au monde : le Large Hadron Collider (LHC), de l'Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire (CERN). Parmi les avancées majeures obtenues grâce au LHC figure la découverte du boson de Higgs par les collaborations ATLAS et CMS en 2012, apportant une vérification expérimentale cruciale du Modèle Standard (MS) de physique des particules. Cependant, plusieurs limitations du MS restent inexpliquées. En particulier, il ne décrit pas le contenu en matière sombre de l'univers et il n'inclut pas de sources suffisantes de violation de la symétrie CP pour expliquer l'asymétrie matière-antimatière observée dans l'univers. Le MS est donc probablement une limite à basse énergie d'une plus théorie plus complexe et le champs de Higgs est un des outils les plus utiles pour le déterminer.
Une des études expérimentales les plus importantes à mener est la mesure de l'auto-couplage du boson de Higgs. En effet celui-ci dépend de la forme du potentiel de Higgs, qui reste à ce jour à vérifier. La manière la plus directe pour mesurer cet auto-couplage est d'étudier les productions de paires de boson de Higgs (di-Higgs),
notamment par le canal HH(bbyy) qui est un bon compromis entre le grand taux
d'embranchement H(bb) et la grande sensibilité de détection du canal H(yy).
La section efficace de production di-Higgs étant 500 fois plus petite que la production d'un seul boson de Higgs, ce processus n'a pas encore été détecté, et pourrait l'être pour la première fois avec l'ensemble des données du Run 3 du LHC (en combinant les différents canaux de mesure). Une mesure relativement précise de l'auto-couplage ne sera possible qu'avec les données collectées lors de la phase de haute luminosité du LHC (HL-LHC), à partir de 2030.
Une piste importante d'amélioration de l'analyse et de mesurer conjointement les canaux H(yy) et HH(bbyy). En effet, dans l'analyse classique HH(bbyy) le canal
H(yy) est traité comme un processus de fond (important) pour le canal di-Higgs.
Une analyse conjointe des deux modes permettrait d'optimiser la mesure globale des propriétés du boson de Higgs, incluant notamment le couplage de Yukawa au quark top et son auto-couplage.
Une composante principale dans l'analyse des données collectées par le détecteur ATLAS est la reconstruction des traces des particules chargées, produites lors des collisions de hadrons faites par le LHC. À partir de la mesure de ces traces, des propriétés fondamentales des particules peuvent être évaluées comme leur charge et
leur impulsion. De plus, nous pouvons déterminer de quel vertex d'interaction elles proviennent, notamment si elles viennent d'un vertex déplacé, signature typique d'hadrons contenant un quark b. Dès le début du HL-LHC, l'expérience ATLAS utilisera un nouveau détecteur interne de traces, appelé ITk, qui aura une plus grande granularité que le détecteur actuel. La reconstruction des traces à partir des signaux collectés par l'ITk sera un grand défi à cause de la très grande combinatoire à faire face dans les conditions de haute luminosité du HL-LHC. Si aucune amélioration majeure n'est faite dans les algorithmes de reconstruction, la capacité d'analyse de
l'ensemble des données collectées par l'expérience sera fortement réduite.
Le L2IT est leader dans le développement de nouveaux algorithmes de reconstruction des traces grâce à des méthodes d'apprentissage profond géométrique, basées notamment sur des réseaux de neurones graphiques ("Graph Neural Networks", GNN), qui sont très prometteuses. Ces méthodes ont déjà prouvé qu'elles atteignent au moins un niveau de performance comparable aux algorithmes actuels de recherche de traces Track Finding, avec une marge de développement encore très grande. Il faut maintenant ajouter à cette chaîne la possibilité de faire l'évaluation des paramètres de trajectoire (Track Fit). Une piste prometteuse passe par la régression à l'aide de Transformers, qui a montré de très bonnes performances pour ce type de tâche.
Votre Environnement de Travail
La thèse sera réalisée au sein du Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT), dans le groupe ATLAS. Le ou la doctorant(e) intégrera une collaboration internationale de grande envergure et participera aux activités de l'expérience ATLAS au CERN.
Le travail portera sur l'analyse des données du Run 3 du LHC, avec des perspectives vers le programme du High-Luminosity LHC (HL-LHC).
Contraintes et risques
Le projet nécessite une bonne maîtrise de la programmation scientifique (Python, C++), des méthodes d'analyse statistique et du traitement de grands volumes de données. Le ou la doctorant(e) travaillera dans un environnement de calcul distribué (grille de calcul) et devra s'approprier les outils logiciels développés par la collaboration ATLAS.
Le travail s'inscrit dans le calendrier de la collaboration ATLAS, avec des échéances liées aux analyses et aux publications. Des missions ponctuelles au CERN ainsi que des déplacements pour participer à des ateliers et conférences scientifiques sont à prévoir. Aucun risque particulier autre que ceux liés au travail sur écran et à l'utilisation d'équipements informatiques n'est identifié.
Rémunération et avantages
Rémunération
La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel
Congés et RTT annuels
44 jours
Pratique et Indemnisation du TT
Pratique et indemnisation du TT
Transport
Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€
À propos de l’offre
| Référence de l’offre | UMR5033-ALEVAL-003 |
|---|---|
| Section(s) CN / Domaine de recherche | Interactions, particules, noyaux, du laboratoire au cosmos |
À propos du CNRS
Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.
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