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Doctorat sur le di-Higgs dans ATLAS au LHC (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR6533-DJABOU-001
Lieu de travail : AUBIERE
Date de publication : samedi 14 mars 2020
Nom du responsable scientifique : Djamel Boumediene
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Description :

1. Motivation scientifique

Le Modèle Standard (MS), la théorie qui décrit les forces et la matière, prédit l'existence du boson de Higgs et de six quarks, le plus lourd étant le quark Top. Cette particule joue un rôle clé dans le Modèle Standard. Son couplage avec le boson de Higgs est le plus important. Sa valeur a un impact significatif sur le fonctionnement de l'auto-couplage de Higgs et sur la stabilité du vide Electro-Faible.
La découverte du boson de Higgs en 2012 a ouvert la voie à l'étude de ses propriétés. L'observation de ses modes de production et de désintégration nous permet de tester le secteur Higgs dans le MS.
L'observation de la production associée d'une paire de Top quarks avec un boson de Higgs (ttH) a été publiée en octobre 2018 par la collaboration ATLAS et dans laquelle notre équipe a joué un rôle significatif. Cette observation a été interprétée comme une mise en évidence du couplage de Yukawa du Top au niveau de l'arbre. Aujourd'hui, nous nous orientons vers un autre test du secteur de Higgs : la mise en évidence de l'auto-couplage du boson de Higgs. Ce couplage donne un accès direct au potentiel de Higgs lui-même et est considéré comme une mesure clé du programme du HL-LHC (High Luminosity Large Hadron Collider).

2. Présentation détaillée du projet de recherche.

Le projet de thèse se concentre sur la recherche de production de paires de bosons de Higgs.
Le premier objectif est de déterminer les signatures expérimentales afin de maximiser la sensibilité de l'analyse à la production de paires de bosons de Higgs. L'analyse de données comprendra l'optimisation, l'étude des bruits de fond et l'interprétation statistique.

3. Bibliographie.

- Searches for Higgs boson pair production in the hh→bbττ, γγWW∗, γγbb, bbbb channels with the ATLAS detector (arXiv:1509.04670)
- Why should we care about the top quark Yukawa coupling? Fedor Bezrukov, Mikhail Shaposhnikov J.Exp.Theor.Phys. 120 (2015) 3, 335-343; ZhETF 147 (2015) 3, 389 (arXiv:1411.1923)

4. Tâche de qualification.

Au cours de la première année, environ 50% du temps sera consacré à une activité liée au fonctionnement du détecteur. Cela permet à tout nouveau membre de la collaboration ATLAS d'être auteur des futures publications. Cette activité pourra porter sur le High Granular Timing Detector (HGTD), un nouveau sous-détecteur destiné à équiper ATLAS pendant le HL-LHC.

Contexte de travail

L'équipe Atlas@Clermont fait partie du Laboratoire de Physique de Clermont (LPC) qui regroupe également les équipes LHCb, ALICE, LSST et de physique théorique, ainsi que les équipes de recherche en physique appliquée à la santé, l'environnement et l'énergie. Le LPC est hébergé par l'Université de Clermont Auvergne (UCA) et fait partie de l'Institut national de physique nucléaire et des particules (IN2P3), une division du Centre national de recherche (CNRS). Environ la moitié des 160 membres du LPC travaillent dans l'un des départements techniques (informatique, mécanique, électronique et microélectronique) ou dans le département administratif.

Le LPC est situé dans la banlieue de Clermont-Ferrand, ville moyenne mais dynamique à l'est de la région Auvergne-Rhônes-Alpes, à 3h30 du CERN. La ville est en bordure du Parc Régional des Volcans d'Auvergne, récemment inscrit sur la liste du patrimoine mondial de l'UNESCO. De nombreuses activités culturelles sont proposées et culminent chaque année en février avec le Festival international du court métrage (le plus grand festival du monde dans ce domaine). Clermont-Ferrand est aussi le cœur de l'entreprise Michelin. Le réseau de transport public est performant, le LPC en particulier bénéficie d'un arrêt de tramway à proximité immédiate. Le coût de la vie à Clermont-Ferrand est faible par rapport aux grandes villes comme Lyon ou Paris. La location d'un appartement entre 20 et 30 m2 en centre ville à proximité du tramway coûte environ 400 euros par mois.

L'équipe Atlas@Clermont bénéficie chaque année d'un soutien financier important de la part du CNRS/IN2P3, couvrant principalement les frais de déplacement (au CERN, ateliers et conférences) et les frais informatiques locaux. Il offre à l'équipe un environnement de travail agréable (bureaux et ordinateurs portables), y compris un cluster de batch local dédié avec 200 To de stockage sur disque.

L'équipe est membre fondateur de la collaboration ATLAS et a toujours apporté une contribution significative au calorimètre hadronique à tuiles scintillantes (TileCal), ainsi qu'aux analyses physiques, notamment en rapport avec le quark top (première thèse sur ce sujet soutenue en 2002). L'équipe Atlas@Clermont est également active dans la mise à niveau de la phase 2 du HL-LHC, depuis de nombreuses années sur TileCal et depuis 2018 sur HGTD (High Granularity Timing Detector). Depuis plusieurs années, l'équipe s'est spécialisée dans la recherche d'une nouvelle physique avec état final contenant un ou plusieurs quarks tops (résonances ttbar, résonances tbbar) et a notamment initié dans ATLAS en 2011 la recherche des événements contenant quatre quarks tops. Depuis 2013, l'équipe a également contribué de manière significative à la recherche de la production associée d'un boson de Higgs et d'une paire de quarks tops (tth), finalement observée en 2018.

Il n'est pas obligatoire de parler français (il y a actuellement sept nationalités différentes dans l'équipe) et des cours de français gratuits seront disponibles. Une bonne connaissance de l'anglais est nécessaire.

Contraintes et risques

Il faut s'attendre à de courts séjours au CERN et éventuellement à l'étranger.

Informations complémentaires

Les candidats éligibles doivent avoir :
- obtenu un master en physique des particules avant juillet 2019;
- une première expérience de recherche en physique des particules d'au moins trois mois;
- une bonne connaissance du C++ et si possible du logiciel d'analyse ROOT;
- un bon niveau d'anglais parlé et écrit;
- la capacité à travailler en équipe.

Les candidatures doivent être soumises sur ce site web (voir bouton "Postuler" en haut) avec un curriculum vitae (2 pages maximum) et une lettre de motivation.

De plus, deux lettres de recommandation doivent être envoyées directement à AtlasClermont.job@cern.ch.

L'offre sera clôturée dès qu'une candidature aura été retenue.

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