Description du sujet de thèse

Description Approfondie du sujet de thèse
Dix ans après la découverte du boson de Higgs (H) par les expériences ATLAS et CMS, la physique du boson de Higgs joue un rôle central dans la vaste 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 reste toujours une des priorités pour la physique du Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) et pour l’expérience ATLAS : parmi ces propriétés, l’auto-couplage du boson H se montre particulièrement intéressant du fait de son influence directe sur la forme du potentiel de Higgs et donc la transition de phase électro-faible.
La production directe de paires de bosons H (HH), très rare (dans le MS) et encore jamais observée, offre la mesure d’auto-couplage de H la plus sensible. Ce processus est caractérisé par une section efficace faible, nécessitant 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 enregistrées par l’expérience ATLAS ; le projet se concentrera sur le canal de désintégration le plus sensible pour la recherche de HH, dans l’état final avec deux quark bottom et deux leptons tau. Ce canal de désintégration fournit un compromis entre le taux de désintégration élevé du canal hadronique, et la signature expérimentale claire des leptons tau.
L’amélioration de la reconstruction et de l’identification des leptons tau avec des méthodes innovantes constitue un des axes principaux du projet de thèse, ainsi que la calibration de ces nouveaux algorithmes d’identification avec les données du Run 3 d’ATLAS.
Un 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. Un autre aspect du projet pourra porter sur l’interprétation des résultats en termes de paramètres d’auto couplage du Higgs, ainsi que le développement des méthodes statistiques pour la combinaison des principaux canaux de désintégration pour les processus HH.
Le groupe ATLAS LPSC est aussi fortement impliqué dans la construction du nouveau trajectographe pour le détecteur ATLAS (ITk) pour la phase à Haute Luminosité du LHC. La personne recrutée aura l’opportunité de contribuer à la production de ce nouveau détecteur en intégrant les activités du groupe.

Références bibliographiques :
The ATLAS Collaboration, Search for the nonresonant production of Higgs boson pairs via gluon fusion and vector-boson fusion in the bbtautau final state in proton-proton collisions at \sqrt{s}=13TeV with the ATLAS detector, Phys. Rev. D 110, 032012, DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.032012

Contexte de travail

Le laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (LPSC) (http://lpsc.in2p3.fr) est une unité mixte de recherche associant le CNRS-IN2P3, l'Université Grenoble Alpes (UGA) et l'école Grenoble INP, pour un effectif moyen d'environ 230 personnes.
La personne recrutée sera affectée au groupe ATLAS composé de 9 agents du LPSC, et sera placée sous l'autorité hiérarchique directe du responsable du groupe.
Son directeur de thèse sera Jean Baptiste de Vivie de Régie. Le co-encadrant sera Carlo Pandini.
La personne recherchée doit avoir une connaissance niveau Master en physique des particules, pour maîtriser le concept de brisure de symétrie électrofaible, le potentiel de Higgs, et les principes généraux du Modèle Standard. Dans le travail de thèse, elle sera amenée à développer des algorithmes informatiques en langage C++ et python pour lesquels une connaissance, à priori, est recherchée.
La personne recrutée devra travailler en collaboration avec les personnes du groupe ATLAS du LPSC, et aussi dans la Collaboration ATLAS hors du laboratoire. La Collaboration ATLAS forte de 3000 scientifiques de 182 instituts est présente dans 42 pays. La thèse s’effectuera en collaboration avec différentes équipes internationales, ce qui nécessite une maîtrise de l’anglais au niveau professionnel, et des qualités de travail en commun.
Des missions régulières au CERN sont à prévoir dans le cadre du projet de thèse, pour participer aux réunions de collaboration et potentiellement aux opérations des détecteurs.
Il est attendu que le travail de thèse aboutisse à une ou plusieurs publications scientifiques. Des communications via des posters ou présentations publiques en conférence sont également prévues. Tous les résultats obtenus dans le cadre de la Collaboration ATLAS sont tenus à être en accès libre une fois publié de même que les algorithmes employés.



Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.