Étude de l'autocouplage du boson de Higgs avec le détecteur ATLAS au LHC. Performance d'un détecteur en temps pour la phase de Haute luminosité du LHC.
Auteur / Autrice : | Océane Perrin |
Direction : | Djamel-Eddine Boumediene |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Particules, Interactions, Univers |
Date : | Soutenance le 20/12/2023 |
Etablissement(s) : | Université Clermont Auvergne (2021-...) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de Physique de Clermont |
Jury : | Président / Présidente : Dominique Pallin |
Examinateurs / Examinatrices : Stefano Manzoni | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Viret, Sophie Trincaz-Duvoid |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Une particule ayant une masse de 125 GeV a été observée en 2012 grâce au grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider - LHC) par les collaborations ATLAS et CMS. Cette particule fut associée au boson de Higgs ou boson BEH, dont l'existence fut prédite en 1964 par François Englert, Robert Brout et Peter Higgs. Cette particule permit de valider l'existence du mécanisme BEH, expliquant l'origine de la masse des particules découverte dès lors et de la brisure de symétrie électrofaible.Depuis sa découverte, il est devenu crucial de sonder les différentes propriétés que l'on confère au boson de Higgs. En particulier, l'auto-couplage du boson de Higgs est une des propriétés les plus attendues et une mesure de ce paramètre permettrait d'obtenir une mesure directe du potentiel de Higgs dans le vide. Cette mesure se réalise grâce à la production de di-Higgs au LHC, en exploitant différents canaux de désintégrations.Cette thèse porte sur l'étude de la désintégration de la paire de boson de Higgs en deux leptons légers de même charge (appelé signature ou 2lSS), dans le cadre du Run2 du LHC correspondant à une luminosité intégrée de 139 fb⁻¹ et une énergie de centre de masse de √s = 13TeV. L'étude utilise des simulations Monte-Carlo et vise à développer une stratégie basée sur le machine Learning afin de maximiser la distinction entre le signal (2lSS issues de la désintégration de la paire de Higgs) et les bruits de fond (ensemble des processus produisant la signature). Une étude sur l'estimation des bruits de fond ainsi que sur l'estimation des incertitudes systématiques y sont aussi présentées.Enfin, bien que la mesure de l'auto-couplage puisse être contrainte par le Run2, sa mesure directe est attendue pour la phase de haute luminosité du LHC (HL-LHC). Cette phase implique une augmentation de la luminosité instantanée par un facteur 5, nécessitant une actualisation du détecteur ATLAS afin de garantir des performances comparables à celles du Run2, malgré l'augmentation des radiations et de l'effet d'empilement. De ce fait, un nouveau détecteur en temps à haute granularité (HGTD) sera ajouté. Une étude portant sur l'électronique de lecture de ce futur détecteur est présentée dans cette thèse, déterminant les performances en banc de tests ou lors de tests d'irradiations.