Description du sujet de thèse

La thèse se déroulera au sein des collaborations ATLAS et FCC. L'expérience ATLAS est installée au Grand Collisionneur de Hadrons (LHC) au CERN près de Genève, en Suisse. La prise de données du Run3 du LHC (2022-2026) intégrera plus de 300 fb-1 de collisions pp à 13,6 TeV d'ici la fin de l'année 2026. Les runs suivants correspondront à l'exploitation à haute luminosité jusqu'en 2041, visant à accumuler 3000 fb-1 ("phase de haute luminosité"). Ce grand échantillon de données permettra d'observer pour la première fois la production de di-Higgs et d'accéder à l'auto-couplage du boson de Higgs, mais aussi de mesurer les couplages du boson de Higgs avec d'autres particules élémentaires avec une précision de quelques %, ce qui pourrait permettre de valider (ou d'invalider) les prédictions du modèle standard.
Pour poursuivre l'étude du boson de Higgs avec une plus grande précision, au-delà du HL-LHC, un projet d'« usine de Higgs » e+e- est recommandé comme priorité pour la communauté européenne de la physique des particules après le LHC. Cette usine de Higgs pourrait être le futur collisionneur circulaire (FCC), qui utilisera des collisions e+e- dans sa première phase (FCC-ee) et des collisions proton-proton dans une seconde phase. Des détecteurs dotés d'excellentes performances en matière de reconstruction et d'identification des particules seront nécessaires pour obtenir une précision bien supérieure à 1 % sur les différents couplages du boson de Higgs. Plusieurs projets de R&D sont actuellement en cours pour développer des détecteurs capables de fournir les performances nécessaires.
Cette thèse sera divisée en deux parties :
a) l'analyse des données ATLAS Run3 pour la recherche de la production de deux bosons de Higgs pour la mesure de son auto-couplage, se désintégrant dans bb tautau, avec les données ATLAS du Run3, avec une optimisation de la sensibilité de l'analyse par rapport au Run2 et l'utilisation de techniques d'analyse multivariée pour maximiser la séparation entre le signal et le bruit de fond. Nous espérons obtenir les premières preuves de ce processus grâce à l'ensemble de données plus important, aux techniques d'analyse améliorées du Run3 par rapport au Run2 et à la combinaison des différents canaux des résultats d'ATLAS et de CMS. Les mesures permettront d'exercer des contraintes sur l'auto-couplage du boson de Higgs et sur les modèles de physique au-delà du modèle standard. Le candidat contribuera également aux activités de l'équipe sur le logiciel nécessaire au futur détecteur de poursuite (ITK) pour la mise à niveau à haute luminosité du LHC.
b) En outre, le candidat contribuera aux études de faisabilité de la physique des Higgs et aux études de R&D sur le détecteur FCC-ee. Les mesures attendues de la production de ZH, de l'auto-couplage de Higgs et de la masse du boson de Higgs à FCC-ee seront étudiées en détail. Ces mesures de Higgs attendues serviront de référence pour comparer les performances des différentes conceptions et dispositions de détecteurs actuellement à l'étude.

Contexte de travail

Le laboratoire de Astroparticules et Cosmologie (APC) est une unité mixte de recherche associant le CNRS-IN2P3 et l'Université Paris-Cité en particulier, pour un effectif moyen d'environ 200 personnes. La personne recrutée travaillera dans le groupe ATLAS/FCC composé de 3 physiciens permanents et de 4 physiciens non-permanents. La personne recrutée devra aussi travailler en collaboration avec les personnes de la Collaboration ATLAS hors du laboratoire. Des missions régulières au CERN sont à prévoir dans le cadre du projet de recherche, pour participer aux réunions de collaboration et potentiellement aux opérations des détecteurs.
Il est attendu que le travail 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 des Collaborations ATLAS et FCC sont tenus à être en accès libre une fois publié de même que les algorithmes employés.
Le/la candidat(e) devra être titulaire d’un diplôme d’ingénieur et/ou d’un master en physique des particules ou domaine similaire. Le poste nécessite de solides connaissances en programmation, de bonnes aptitudes de communication orale et écrite (français et anglais nécessaires) pour présenter aux congrès et rédiger des articles dans des revues scientifiques. Nous recherchons un/e jeune chercheur(se) qui saura s’impliquer dans son projet, curieux, ayant une certaine autonomie et une forte motivation pour développer ses compétences et réaliser son travail de thèse dans les 3 ans impartis. De plus, le candidat devra être apte à travailler en équipe sur des projets pluridisciplinaires.
Parmis les autres qualités requises :
Qualité rédactionnelle, capacité à formuler et conduire un projet scientifique
Aptitude à travailler en équipe.
Stages expérimentaux en physique des particules souhaités

Contraintes et risques

La thèse sera rattachée à l'école doctorale ED560, Step'up.
Des déplacements au CERN pour les missions scientifiques sont à prévoir.