Thèse Étude des Effets de Nouvelle Physique dans la Production de Dibosons à Haute Énergie Via la Polarisation et les Théories du Champ Effectif en Utilisant les Données de l'Expérience Atlas H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse Laboratoire de recherche : L2IT - Laboratoire des 2 Infinis Direction de la thèse : Joany MANJARRES ORCID 0000000338965222 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 La découverte du boson de Higgs par les expériences ATLAS et CMS en 2012 a complété le Modèle Standard (MS), en confirmant le mécanisme de brisure de symétrie électrofaible (EWSB). Dans le MS, ce mécanisme permet aux bosons vecteurs d'acquérir leur masse et leur polarisation longitudinale, faisant des mesures de polarisation une sonde directe de l'EWSB et d'éventuelles physiques au-delà du Modèle Standard (BSM).Dans le Modèle Standard, le boson de Higgs garantit l'unitarité dans la diffusion de bosons vecteurs longitudinaux à haute énergie (VBS). Toute déviation des couplages du Higgs nécessiterait l'existence de nouvelles résonances ou interactions afin de préserver l'unitarité à haute énergie. De telles résonances pourraient se situer au-delà de l'énergie accessible au LHC, et seules leurs contributions indirectes seraient observables dans les collisions proton-proton. Des couplages anormaux Higgs-bosons vecteurs pourraient également se manifester sous forme d'effets de polarisation à haute énergie.Ce projet se concentre sur les événements de dibosons produits en association avec deux jets hadroniques, ce qui permet d'enrichir la contribution VBS. L'étudiant analysera des événements où l'un des deux bosons se désintègre hadroniquement et l'autre leptonique. Les effets BSM potentiels apparaissant à haute énergie, des événements contenant des bosons hadroniques de haute impulsion seront sélectionnés, de sorte que leurs produits de désintégration soient collimés en un seul jet de grand rayon.Les effets BSM peuvent être paramétrés à l'aide de la théorie effective des champs (EFT). Dans ce cadre, les effets de nouvelles particules lourdes sont décrits par des opérateurs de dimension supérieure ajoutés au Lagrangien du Modèle Standard. Ces opérateurs encodent les effets à basse énergie de particules trop lourdes pour être produites directement au LHC. Les déviations par rapport aux prédictions du Modèle Standard peuvent ainsi être étudiées de manière largement indépendante de modèle en contraignant les coefficients de ces opérateurs à partir des distributions mesurées. Les contributions EFT deviennent généralement significatives dans les queues de distributions cinématiques à haute énergie.Ce projet vise également à mesurer les fractions de polarisation des bosons vecteurs dans le régime VBS à haute énergie. Les mesures précédentes reposaient sur les désintégrations leptoniques, où l'information de polarisation peut être reconstruite directement à partir des leptons, mais elles sont limitées par les statistiques dans le régime de haute énergie. En revanche, l'extraction de la polarisation dans les désintégrations hadroniques boostées permettra d'accéder à des échantillons de données beaucoup plus importants et à des énergies plus élevées, au prix d'un environnement de jets plus complexe. Des informations issues de la sous-structure des jets, combinées à des techniques d'apprentissage automatique, seront utilisées pour améliorer la sensibilité aux différents états de polarisation.Cette analyse utilisera l'ensemble des données Run-2 et Run-3 de l'expérience ATLAS et pourra être étendue à des études de sensibilité pour le HL-LHC. L'Université de Tokyo dispose d'une expertise reconnue en reconstruction de jets et a joué un rôle de premier plan dans les analyses semi-leptoniques VBS. Le renforcement de cette collaboration permettra de développer ces études dans le cadre du Run 3 et en perspective du programme HL-LHC. Le doctorat sera réalisé en collaboration étroite avec le laboratoire ILANCE, également actif dans ce domaine de recherche. Ce projet exploitera l'intégralité des données des Run 2 et Run 3 de l'expérience ATLAS au LHC afin de maximiser la précision des mesures de polarisation et d'optimiser les contraintes sur les opérateurs EFT. En complément de l'analyse de ces données existantes, l'étude inclura des projections prospectives pour la phase du Grand Collisionneur de Hadrons à haute luminosité (HL-LHC).

Diplôme : Master 2 en physique des particules.Informatique : C++, Python et ROOT.Atouts : Machine Learning.