recherche de la production de paires de bosons de higgs et mesure de l'auto-couplage dans l'état final bbtautau avec le détecteur atlas au lhc durant le run 2 et une partie du run 3

search for higgs boson pair production and measurement of the self-coupling in the bbtautau final state with the atlas detector at lhc run 2 and partial run 3

• Auteur / Autrice : Christian Tsava
• Direction : Lorenzo Feligioni, Steve Muanza
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CPPM - Centre de Physique des Particules de Marseille

Mots clés

Mots clés libres

Auto-couplage du boson de Higgs

Déclencheur des jets b

Noise Bursts

Production de paires de bosons de Higgs

États finaux bbtautau

Calorimètre à argon liquide d'ATLAS

Higgs boson self-coupling

B-jet trigger

Noise Bursts

Higgs boson pair production

Bbtautau final states

ATLAS Liquid Argon calorimeter

Résumé

La prédictibilité du Modèle standard (MS) de la physique des particules a été confirmée par les résultats expérimentaux des dernières décennies. Toutefois, certains problèmes demeurent, parmi lesquels la question de la naturalité de la masse du boson de Higgs et l'absence d'une particule susceptible d'expliquer la matière noire. La recherche de nouvelles physiques au-delà du MS vise précisément à résoudre ce type de problèmes. Des modèles, tels que l'extension supersymétrique du MS, prédisent l'existence de plusieurs bosons de Higgs, dont le plus léger pourrait correspondre à celui déjà découvert. Les performances du LHC permettent de fixer des limites sur les masses de ces nouvelles particules, bien au-delà de l'échelle électrofaible. Si cette échelle se révèle beaucoup plus élevée que les énergies actuellement sondées par le LHC, les perspectives de découverte pourraient alors se limiter à la recherche de nouvelles physiques faiblement couplées aux particules du MS. Leurs signatures se trouveraient noyées dans le bruit de fond du MS, ou n'apparaîtraient qu'à travers des écarts dans les mesures de précision, sans explication théorique claire. L'objectif de cette thèse est d'étudier la production de paires de bosons de Higgs, dite di-Higgs, qui joue un rôle essentiel dans la compréhension du potentiel de Higgs, en exploitant les données collectées avec le détecteur ATLAS au Runs 2 et 3 du LHC. Il s'agit en particulier d'examiner d'éventuelles déviations, par rapport aux prédictions du MS, dans la section efficace de production du processus di-Higgs.

The predictability of the Standard Model (SM) of particle physics has been confirmed by experimental results over the past decades. However, certain problems remain, such as the naturalness of the Higgs boson mass and the absence of a particle that could explain the dark matter. The search for new physics beyond the SM is precisely aimed at resolving such problems. Models such as supersymmetric extensions of the SM predict the existence of several Higgs bosons, the lightest could correspond to the one discovered. The performance of the LHC makes it possible to set limits on the masses of these new particles, well beyond the electroweak scale. If this scale is much higher than the energies currently probed by the LHC, the prospects for discovery may be limited to to the search for new physics weakly coupled to SM particles. Their signatures could then be hidden by the SM background, or manifest themselves only through deviations in precision measurements, without a clear theoretical explanation. The objective of this thesis is to study the production of Higgs boson pairs, known as di-Higgs, which plays a crucial role in understanding the Higgs potential, using the data collected with the ATLAS detector during Runs 2 and 3 of the LHC. In particular, the focus will be on examining possible deviations from the SM predictions in the cross section for di-Higgs production.