Recherche de la production d'une paire de bosons de Higgs avec l'expérience ATLAS au LHC pour contraindre l'auto-couplage du boson de Higgs.

Search for pair production of Higgs bosons with the ATLAS experiment at the LHC to constrain the Higgs boson self coupling parameter

• Auteur / Autrice : Katerina Kazakova
• Direction : Georges Aad
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : PHYSIQUE & SCIENCES DE LA MATIERE - Spécialité : PHYSIQUE DES PARTICULES ET ASTROPARTICULES
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• 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

Lhc

Atlas

Boson de Higgs

Physique des particules

Lhc

Atlas

Higgs boson

Particle physics

Résumé

Le dernier élément du modèle standard de la physique des particules, le boson de Higgs, a été découvert par les collaborations ATLAS et CMS en 2012. Ce boson nouvellement découvert offre une opportunité unique de rechercher une nouvelle physique inconnue au-delà du Modèle Standard. Le groupe ATLAS au CPPM joue un rôle de premier plan dans la détection et l'étude des propriétés du boson de Higgs dans plusieurs de ses modes de production et de désintégration. Actuellement, le groupe se concentre sur la détection de la production de deux bosons de Higgs ou de deux bosons scalaires, un processus qui n'a jamais été observé auparavant. Cette thèse se concentrera sur l'étude de la production de deux bosons de Higgs se désintégrant en une paire de photons et une paire de quarks b (HH->bbyy). La détection d'un tel processus constitue une preuve solide de l'auto-couplage du Higgs et de la brisure de symétrie électrofaible telle que décrite par le Modèle Standard. Le Run 3 du LHC, actuellement en cours, fournira suffisamment de données (en combinaison avec les données précédentes) pour améliorer le potentiel de découverte de ce processus. L'analyse des données du Run 3 est actuellement en préparation par un groupe composé de plusieurs instituts du monde entier collaborant au CERN. Cette analyse cherchera la production de HH telle que décrite par le Modèle Standard ainsi que dans des modèles au-delà du Modèle Standard, où l'auto-couplage du Higgs est modifié ou dans le cas où de nouvelles particules scalaires lourdes existent et se désintègrent en une paire de bosons de Higgs. L'identification efficace des photons dans le détecteur ATLAS est l'un des éléments clés de l'analyse décrite ci-dessus. L'amélioration de l'identification des photons sera une partie importante de cette thèse.

The last piece of the standard model of particle physics, the Higgs boson, was discovered by the ATLAS and CMS collaborations in 2012. The newly discovered boson provides a unique possibility to search for new unknown physics beyond the Standard Model. The ATLAS group at CPPM have a leading role in detecting and studying the Higgs boson properties in several of its production and decay modes. The group is currently concentrating on the detection of the production of two Higgs bosons or two scalar bosons, a process that was never observed before. This thesis will concentrate on the study of the production of two Higgs bosons decaying to a pair of photons and a pair or b-quarks (HH->bbyy). The detection of such process is a strong proof of the Higgs self coupling and the electroweak symmetry breaking as described by the standard model. The run 3 of the LHC, currently in operation, will provide enough data (in combination with previous data) to improve the discovery potential of such process. The analysis of the run 3 data is being prepared now by a group of several institutes around the world that collaborate at CERN. The analysis will look for the HH production as described by the Standard Model as well as with beyond the Standard Model models where the Higgs self coupling is modified or where new heavy scalar particles exist and decay to a pair of Higgs bosons. The efficient identification of photons in the ATLAS detector is one of the main ingredient for the analysis described above. Improving photon identification will be an important part of this thesis.