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• Physique des particules

Contraintes expérimentales sur les modèles avec champ scalaire léger en cosmologie et physique des particules (expériences SNLS et CMS)

SL-DSM-14-0414

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Personne à contacter :

Marc Besançon

CEA
DSM/IRFU/SPP/CMS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Marc Besançon

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

0169082056

Directeur de thèse :

Marc Besançon

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

0169082056

Plusieurs types de modèles avec champ scalaire léger ont été développés récemment pour expliquer l’accélération tardive de l’expansion de l’Univers. Certains prédisent également une physique au-delà du modèle standard de la physique des particules. Cette thèse propose de dériver les contraintes actuelles issues de la cosmologie et de la physique des particules sur de tels modèles.

En physique des particules, on étudiera un modèle effectif avec un champ scalaire léger se traduisant en collisions hadroniques par un excès d’événements dans les états finals à un photon ou bien un ou deux leptons, choisis pour leur signature expérimentale claire. Les données seront celles de l’expérience CMS au LHC. La thèse consistera à participer sur deux ans à l’analyse dans le canal à deux leptons et d’en tirer des contraintes sur le champ scalaire léger. Le candidat bénéficiera de la haute statistique accumulée sur un détecteur bien compris et de l’environnement très actif des groupes d’analyse sur CMS. Il devra se rendre sur le site de l’expérience pour participer à la prise de données et aux réunions de collaboration où il sera amené à présenter son travail.

En cosmologie, on étudiera un modèle de type galiléon qui décrit l’accélération de l’expansion l’Univers sans instabilité. Les données proviennent de l’expérience SNLS (SuperNova Legacy Survey au CFHT) qui domine actuellement les expériences de cosmologie à l’aide des supernovæ de type Ia. Les résultats de haute qualité publiés récemment par SNLS seront utilisés en combinaison avec deux autres mesures cosmologiques pour contraindre le modèle théorique choisi. Pour cette partie de thèse, d’une durée d’un an, le candidat mettra en place les outils d’interprétation statistique des données dans le cadre du modèle choisi.

Le candidat pour cette thèse doit être animé d’une forte motivation tant en physique des particules qu’en cosmologie expérimentales, et devra faire preuve d’un goût prononcé pour la phénoménologie dans les deux domaines.

Etude de la nature du boson de Higgs et tests de modèles composites. Etude de l'amélioration des performances du spectromètre à muons d'ATLAS à haute luminosité avec les chambres Micromegas vers l'avant.

SL-DSM-14-0463

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Personne à contacter :

RODANTHI NIKOLAIDOU

CEA
DSM/IRFU/SPP/Atlas

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Personne à contacter :

RODANTHI NIKOLAIDOU

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169086157

Directeur de thèse :

RODANTHI NIKOLAIDOU

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169086157

La découverte d'une nouvelle particule avec une masse autour de 125 à 126 GeV, annoncée par les expériences ATLAS et CMS le 4 juillet 2012 est le point culminant de la chasse au boson de Higgs et marque le point de départ d’une nouvelle ère dans le domaine de physique des particules. La nouvelle particule a été observée sans ambiguïté dans plusieurs modes de désintégration, en particulier le canal avec deux bosons Z, où les bosons Z se désintègrent en paires d'électrons ou de muons et le canal en deux photons. Le Modèle Standard de la physique des particules prédît très précisément les couplages du boson de Higgs à toutes autres particules connues. D'autre part, des théories comme la super-symétrie prévoient des déviations par rapport aux prédictions du Modèle Standard. Ainsi, la détermination expérimentale de la nature précise du boson nouvellement découvert, c'est à dire la détermination de sa masse, de ses couplages aux autres particules ainsi que l'étude de la désintégration de cette particule dans autant d'états finals que possible, constitue actuellement la tâche la plus cruciale du programme de physique des expériences LHC.



Le sujet de thèse proposé est bien intégré dans ce programme scientifique ambitieux du LHC et de la collaboration ATLAS et comporte deux parties complémentaires et reliées entre elles.



i) La première partie d'analyse sera dédiée à l'étude de la nature de boson de Higgs.

Un boson de Higgs composite provenant de la brisure de la symétrie électrofaible induite par un nouveau secteur d'interaction forte à tres haute échelle d’énergie (>1 TeV) est un modèle alternatif au scénario de boson de Higgs scalaire du Modèle Standard, qui reste viable.

Il ne souffre pas de problème de hiérarchie et ses propriétés à des énergies faibles par rapport à l'échelle de l'interaction forte peuvent être très similaires aux propriétés du boson de Higgs du MS scalaire. Afin d'acquérir une meilleure compréhension du mécanisme de brisure de symétrie électrofaible il est essentiel de chercher des signatures pour distinguer un boson de Higgs composite d'un boson de Higgs élémentaire. Tout d'abord, les couplages d'un Higgs composite aux bosons de jauge W et Z et aux fermions sont modifiés par rapport a un boson de Higgs élémentaire mais l'échelle de la modification peut être petite et par conséquent non mesurable au LHC. C'est pourquoi ca vaut la peine de regarder simultanément d'autres signatures responsables de la brisure des secteurs d'interaction forte et électrofaible, liés à des résonances de différents spins. Des résonances du spin 1/2 et spin 1 pourraient constituer des manifestations de physique au delà du Modèle Standard.



Pour cette thèse on se focalisera vers un modèle minimal de Higgs composite avec des résonances du spin 1 légeres (résonances vectorielles ’L, ’R). Cette configuration doit être représentative pour le LHC phénoménologie de spin 1 résonances dans des modèles généraux composites Higgs.

Plus particulièrement a travers cette thèse on regardera les désintégrations de résonances de spin-1 (particules ’) en un boson de Higgs accompagnés d'un boson de jauge W ou Z (mode VH). On va étudier ce canal VH dans l'état final ou le W ou Z se désintègre en paires de quarks et le boson de Higgs en quatre leptons charges (électrons ou muons). Cet état final présente des similarités avec celui déjà étudié au sein de groupe Higgs d'ATLAS provenant de mode de production associée d'un boson Higgs du Modèle Standard avec un boson de jauge. La différence consiste à regarder la masse invariante totale du système des 4 leptons et de paire de quarks pour chercher la résonance ’.



Pour l'étude complète de ces modèles, on est en collaboration avec une théoricienne qui va nous fournir le générateur Monte Carlo à l'introduire par la suite au software d'ATLAS.



Le doctorant, pendant la durée de sa thèse, sera chargé de monter une analyse complète de cet état final, optimiser les coupures de la sélection, travailler sur l'interface du générateur dédié au test des modèles composites avec le software d'ATLAS et chercher l'existence de la résonance qui pourra donner une indication de la nature composite du boson de Higgs ou mettre une limite sur l'existence des résonances du spin 1.



Il est intéressant de noter que ce sujet de thèse est original et que le doctorant pourra avoir une grande visibilité dans la collaboration ATLAS à travers cette étude.



ii) Le travail d'instrumentation pendant la durée de la thèse se focalisera sur l’étude des détecteurs Micromegas résistifs qui seront installés dans Atlas pour améliorer les zones avant du spectromètre à muons en vue de très hautes luminosités attendues a partir de 2019. Le groupe de l'IRFU (physiciens et ingénieurs) est fortement impliqué dans le développement du détecteur de type Micromegas depuis le début du projet. Ce groupe est un des groupes qui a proposé à la collaboration ATLAS la technologie Micromegas comme une solution possible et qui a été accepté sans difficultés par la suite. Ces détecteurs ont le double avantage d’être rapide (pour le déclenchement) et très résistant aux radiations. Le doctorant va participer d'abord à l'étalonnage des chambres Micromegas construites à l'IRFU et ensuite au développement des outils d'analyse et de monitoring pour étudier les données prises avec des rayons cosmiques, dans le but de valider le fonctionnement du détecteur.



Cette thèse offre avec une double spécialisation : d’une part vers la physique fondamentale et d’ autre part avec une composante expérimentale forte grâce à la nécessité de travailler au plus près des principes de fonctionnement du détecteur ATLAS. Elle permettra au doctorant d’acquérir une double expérience en instrumentation ainsi que dans l’analyse de données au sein d’une collaboration internationale.

Etude de la production de boson de Higgs en association avec une paire top-antitop dans l'expérience ATLAS

SL-DSM-14-0128

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Personne à contacter :

Henri BACHACOU

CEA
DSM/IRFU

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2014

Personne à contacter :

Henri BACHACOU

CEA - DSM/IRFU

+41227675650

Directeur de thèse :

Frédéric DELIOT

CEA - DSM/IRFU

0169086628

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Spp/index.php

Voir aussi : http://atlas.web.cern.ch/Atlas/Collaboration/

La découverte d'une nouvelle particule compatible avec le boson de Higgs du modèle standard par les expériences ATLAS et CMS au LHC ouvre une nouvelle ère en physique des particules.



Il est maintenant essentiel d'étudier la nature de cette nouvelle particule et en particulier de comprendre la relation de cette nouvelle particule avec la particule élémentaire la plus lourde du modèle standard: le quark top. Le moyen privilégié pour cela est la mesure du couplage de Yukawa du quark top. Le seul processus qui est directement sensible à ce couplage de Yukawa est la production associée de boson de Higgs avec une paire top-antitop (canal ttbarH). Ce canal est cependant un des plus difficiles à mesurer au LHC en raison de la faiblesse du signal et de l'importance du bruit de fond qui est difficile à modéliser précisément.



Le but de cette thèse est de mesurer la section efficace de production de ttbarH dans ATLAS et d’en extraire le couplage du Yukawa du quark top en utilisant les données du LHC à 13 TeV. L’analyse sera préparée grâce aux données collectées à 8 TeV. Ces mesures seront comparées avec les prédictions du modèle standard (couplage de Yukawa proche de 1) et permettront de contraindre des modèles de nouvelles physiques (supersymmétrie, modèles composites ou avec dimensions supplémentaires, ...) si aucune déviation n’est observée par rapport aux prédictions.
Etude de prototypes de TPC en argon liquide double phase utilisant des détecteurs de type MPGD (projet LBNO/WA-105).

SL-DSM-14-0190

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Neutrinos-accélérateurs

Saclay

Personne à contacter :

Edoardo MAZZUCATO

CEA
DSM/IRFU/SPP/TK2

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Edoardo MAZZUCATO

CEA - DSM/IRFU/SPP/TK2

+33169084476

Directeur de thèse :

Edoardo MAZZUCATO

CEA - DSM/IRFU/SPP/TK2

+33169084476

Dans le cadre du projet futur LBNO sur la détermination de la hiérarchie de masse des neutrinos et sur l’étude de la violation de CP dans le secteur leptonique, la collaboration LBNO/WA-105 se propose de construire et de tester au CERN un prototype de détecteur de 300 tonnes d’argon liquide pour l’observation tridimensionnelle des produits d’interaction des neutrinos. La technologie choisie repose sur l’utilisation d’une Chambre à Projection Temporelle utilisant des détecteurs MPGD (Micro Pattern Gaseous Detectors) fonctionnant en argon liquide double phase (liquide-gas). Ce démonstrateur sera construit d’ici 2016 et sera testé en faisceau au CERN avec des particules chargées de 1 à 20 GeV/c. En parallèle, un prototype de plus petite taille (3m3) sera réalisé en 2014 pour valider les choix techniques retenus pour la construction du démonstrateur.



Evoluant au sein de la collaboration internationale LBNO/WA-105, le doctorant participera à l’effort de R&D sur le développement et l’utilisation de détecteurs MPGD (Bulk-Micromegas ou LEM) pour une TPC en argon double phase. Le doctorant travaillera sur l’analyse des données recueillies avec source ou sur banc cosmique avec les différents détecteurs. Notamment, il participera aux essais effectués au CERN sur le prototype de TPC de 1x1x3m3. Le doctorant se familiarisera avec la technologie MPGD en argon liquide double phase utilisée pour le projet LBNO. Il travaillera aussi sur la simulation des prototypes utilisés pour la compréhension des performances des détecteurs. Le doctorant pourra également contribuer aux études sur la physique du neutrino qui peut être faite avec le détecteur futur LBNO.

Excitation du positronium pour la production d’antihydrogène

SL-DSM-14-0138

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Antihydrogène

Saclay

Personne à contacter :

Patrice PEREZ

CEA
DSM/IRFU/SPP/Anti-H

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Patrice PEREZ

CEA - DSM/IRFU/SPP/Anti-H

0169083583

Directeur de thèse :

Yves SACQUIN

CEA - DSM/IRFU/SPP/Anti-H

01 69 08 60 81

L’expérience GBAR mesurera la chute libre d’antihydrogène pour tester le principe d’équivalence avec de l’antimatière. Afin de produire cet atome ultra froid, avec une vitesse de l’ordre de 1 m/s, nous utiliserons un état intermédiaire, l’ion antihydrogène positif, composé d’un antiproton et deux positons. En effet, celui-ci peut être ralenti à de telles vitesses, et ensuite neutralisé par photo-détachement du positon excédentaire. La production est prévue par l’association de deux réactions consécutives sur du positronium (Ps) : antiproton + Ps ’ antihydrogène + e- , suivi de : antihydrogène + Ps ’ ion antihydrogène positif + e-. Le travail de thèse proposé consistera à monter un système laser au laboratoire Kastler-Brossel pour exciter le positronium à l’état 2p. En effet, l’excitation du Ps permet d’augmenter sensiblement ces sections efficaces. Ce système sera ensuite installé dans un premier temps sur la source de positons de l’Irfu à Saclay, basée sur un petit linac à électrons et équipée d’un piège de Penning-Malmberg. Les positons sont convertis en positronium par interaction sur une couche mince de SiO2 nanoporeux. Selon l’avancement du projet, un linac plus puissant sera installé au CERN où une quantité beaucoup plus importante de positronium sera disponible.
Mesure de la section efficace de production ttZ avec le détecteur CMS au LHC et étude des performances du calorimètre électromagnétique de CMS

SL-DSM-14-0517

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Personne à contacter :

Federico Ferri

CEA
DSM/IRFU/SPP/CMS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2014

Personne à contacter :

Federico Ferri

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 30 65

Directeur de thèse :

Marc Déjardin

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 68 98

La thèse propose la mesure de la section efficace de production du processus

ttZ. Ce canal est important pour l'étude des propriétés électrofaibles du

quark top au sein du Modèle Standard, qui restent pour la plupart encore

inexplorées. En outre, le processus ttZ est important dans le cadre de

recherche de nouvelle physique, pour laquelle l'état final est composé de

combinaisons de leptons et jets très particulières, dont ttZ constitue un

bruit de fond à bien connaître et maîtriser.

Le candidat travaillera dans le groupe CMS du CEA/Saclay, reconnu pour ses

contributions a la physique des bosons W et de Z, ainsi qu'à la découverte du

boson de Higgs via le canal en deux photons. En parallèle à l'analyse des

données, une activité lie à la compréhension et optimisation du fonctionnement

du calorimètre électromagnétique de CMS est envisagée. Le calorimètre sera

essentiel pour bien reconstruire et mesurer les désintégration en électrons

des W et Z dans l'état final.

Des séjours au CERN sont envisagés, pour participer activement à la prise de

données de CMS, qui débutera avec les reprise des collisions du LHC dans le

deuxième trimestre 2015.

Mesure des sections efficaces d’échange de charge entre positronium et (anti)proton et (anti)hydrogène

SL-DSM-14-0134

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Antihydrogène

Saclay

Personne à contacter :

Patrice PEREZ

CEA
DSM/IRFU/SPP/Anti-H

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Patrice PEREZ

CEA - DSM/IRFU/SPP/Anti-H

0169083583

Directeur de thèse :

Bertrand VALLAGE

CEA - DSM/IRFU/SPP

0169084483

L’expérience GBAR mesurera la chute libre d’antihydrogène pour tester le principe d’équivalence avec de l’antimatière. Afin de produire cet atome ultra froid, avec une vitesse de l’ordre de 1 m/s, nous utiliserons un état intermédiaire, l’ion antihydrogène positif, composé d’un antiproton et deux positons. En effet, celui-ci peut être ralenti à de telles vitesses, et ensuite neutralisé par photo-détachement du positon excédentaire. La production est prévue par l’association de deux réactions consécutives sur du positronium (Ps): antiproton + Ps ’ antihydrogène + e-, suivie de : antihydrogène + Ps ’ ion antihydrogène positif + e-. Le travail de thèse proposé consistera à mesurer les sections efficaces des réactions conjuguées de charge, où l’antiproton est remplacé par un proton, avec production d’hydrogène et de l’ion H-. On utilisera dans un premier temps la source de positons de l’Irfu à Saclay, basée sur un petit linac à électrons et équipée d’un piège de Penning-Malmberg, et un canon à protons. Selon l’avancement du projet, un linac plus puissant sera installé au CERN où ces réactions pourront être étudiées dans les conditions de l’expérience GBAR.
Physique de précision des di-bosons avec le detecteur CMS au LHC Run II et recherche et développement pour un nouvel concept de calorimétrie

SL-DSM-14-0516

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Personne à contacter :

Federico Ferri

CEA
DSM/IRFU/SPP/CMS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2014

Personne à contacter :

Federico Ferri

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 30 65

Directeur de thèse :

Patrick JARRY

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

La thèse offre la possibilité d'étudier en détail la physique des di-bosons

avec le détecteur CMS : section efficace de productions de ZZ, WZ, WW, étude

des distributions différentielles d'impulsion transverse, rapidité,

corrélation angulaire entre les particules dans les états finals de

désintégration. Cette physique est particulièrement importante dans le cadre

des tests du Modèle Standard et est sensible à nouvelle physique au delà du

Modèle Standard, comme les couplage anomaux a trois bosons.

Étant donne l'importance de la détection des particules dans les état finals

ZZ, WZ, WW dans la région vers l'avant du détecteur, la thèse propose aussi de

la recherche et développement autour des possibilités d'upgrade de CMS pour la

Phase II du LHC, pour laquelle CMS envisage de substituer les calorimètres

électromagnétique et hadronique actuels.

Le candidat travaillera dans le groupe CMS du CEA/Saclay, qui possède une

expertise solide et bien reconnue dans le domaine des di-bosons ainsi que dans

la calorimétrie.

Des séjours au CERN sont aussi envisagés, pour participer activement à la

prise de données, qui débutera avec les reprise des collisions du LHC dans le

deuxième trimestre 2015.

Production de paires de bosons aupres de l'experience Atlas et contraintes sur les couplages à 3 ou 4 bosons.

SL-DSM-14-0248

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Personne à contacter :

Ahmimed OURAOU

CEA
DSM/IRFU/SPP

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Ahmimed OURAOU

CEA - DSM/IRFU/SPP

01 69 08 85 33

Directeur de thèse :

Ahmimed OURAOU

CEA - DSM/IRFU/SPP

01 69 08 85 33

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Spp/

Voir aussi : http://atlas.web.cern.ch/Atlas/Collaboration/

Avec la découverte du boson de Higgs au LHC, le modèle standard de la physique des particules permet de décrire l'ensemble des observations jusqu'à des échelles d'énergie de l'ordre du TeV. La montée en énergie du LHC en 2015 va permettre d'étendre cette région directement explorable, mais aussi par des mesures de précision possibles grace à la luminosité attendue, d'avoir accès à des effets de boucles de physique à plus haute énergie. Un domaime encore très peu étudié, les couplages entre bosons de jauge, est particulièrement intéressant car ces couplages (à 3 ou 4 bosons) sont contraints par la théorie de jauge, et toute déviation par rapport aux prédictions serait une signature de "physique au-delà du modèle standard".

Le sujet de la thèse est la mesure de la section efficace de production de paires de bosons vecteurs (W et Z) se désintégrant en leptons avec le détecteur Atlas au LHC. La production de paires WZ est particulièrement indiquée car elle bénéficie d'une section efficace importante tout en ayant un bruit de fond limité. Cette section efficace donne accès à la mesure du couplage à trois bosons WWZ. De plus, la section efficace WZ en association avec deux jets vers l'avant donne accès aux couplages à 4 bosons WWZZ et WWZgamma.

Pendant les six premiers mois de la thèse, avant le redémarrage du LHC, l'étudiant se familiarisera avec les analyses en cours dans Atlas sur le sujet. Ensuite, au fur et à mesure de l'accroissement de la luminosité intégrée, il devra adapter ces analyses aux nouvelles problématiques rencontrées : en particulier, la sensibilité de ces analyses sur les données précédentes d'Atlas est bien plus faible que celle attendue pour cette thèse (gain d'un facteur 2 sur l'énergie et d'un facteur au moins 4 sur la luminosité), donc un accent particulier devra etre mis sur la compréhension des erreurs systématiques (tant théoriques qu'expérimentales) pouvant affecter la mesure.
Recherche d'un 4è neutrino avec une source de 144Ce dans un grand détecteur à liquide scintillant

SL-DSM-14-0379

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Double Chooz

Saclay

Personne à contacter :

Thierry Lasserre

CEA
DSM/IRFU/SPP/Double Chooz

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Thierry Lasserre

CEA - DSM/IRFU/SPP/Double Chooz

0169083649

Directeur de thèse :

Thierry Lasserre

CEA - DSM/IRFU/SPP/Double Chooz

0169083649

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Pisp/thierry.lasserre/

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=3139

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=3045

Recherche de la désintégration du boson de Higgs en particules invisibles avec le détecteur ATLAS

SL-DSM-14-0554

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Personne à contacter :

Claude GUYOT

CEA
DSM/IRFU/SPP/Atlas

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Claude GUYOT

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

01 69 08 55 74

Directeur de thèse :

Claude GUYOT

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

01 69 08 55 74

Voir aussi : http://atlas.web.cern.ch/

Après la découverte du boson de Higgs au run I du LHC, un des enjeux majeurs des années à venir est la mesure précise de ses couplages avec les particules du Modèle Standard pour éventuellement fournir des indications sur l’existence de particules non incluses dans le modèle Standard. Dans cette thèse on s'intéressera au cas où la désintégration du Higgs de masse mH ’ 125 GeV s'effectue dans une paire de particules « invisibles » (sans interaction avec la matière du détecteur). Dans certains modèles théoriques, cette particule invisible, qui ne se couple qu'au boson de Higgs, fournirait un candidat pour expliquer la matière noire de l'Univers. Au LHC, la recherche d'un tel mode de désintégration peut s’effectuer soit à travers l'étude de la production associée ZH ou le Z se désintègrerait en 2 leptons chargés, soit dans le mode dit « Vector Boson Fusion » ou le Higgs est produit en association avec deux jets.

Le travail de thèse portera sur trois possibilités d’amélioration de la première étude par la collaboration ATLAS, avec les données du run I, de la production associée, qui a déjà conduit à poser une limite supérieure de 65% sur la valeur du rapport de branchement du Higgs en particules invisibles : une analyse avec des méthodes faisant appel à l’analyse multivariée pour optimiser la réjection du bruit de fond, l’analyse du canal VBF et l’utilisation des données collectées a 13 TeV en 2015 et 2016 .

Recherche de résonances se désintégrant en paires de bosons WW, WZ, ZZ et optimisation du trigger muon niveau 1 en vue de l'amélioration du détecteur ATLAS au HL-LHC

SL-DSM-14-0103

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Personne à contacter :

Philippe SCHUNE

CEA
DSM/IRFU/SPP/Atlas

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Philippe SCHUNE

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

+33-169087061

Directeur de thèse :

Samira Hassani

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

0169087226

La première partie de la thèse sera dédiée à la recherche de résonance à haute masse se désintégrant en paires de bosons de jauge (WW, WZ, ZZ) avec les données de l'expérience ATLAS. De telles résonances sont prédites par différentes extensions du modèle standard, comme par exemple le modèle de Randall-Sundrum, expliquant le problème de hiérarchie entre les forces électrofaible et gravitationnelle avec une dimension d'espace supplémentaire, génératrice de nouvelles particules dont la masse est de l'ordre du TeV. Cette échelle de masse est accessible par les expériences du LHC. La recherche de di-bosons à haute masse se fera dans les deux canaux complètement leptonique et semi-leptonique, où un des deux bosons de jauge se désintègre en jets hadroniques. Des études de performance spécifiques seront d'abord menées, pour caractériser la détection et la reconstruction de leptons ou de jets de haute énergie. Le deuxième aspect important de cette étude est l'estimation du bruit de fond venant de processus prédits par le modèle standard et pouvant ressembler au signal recherché (événements top, événements W/Z+jets). En présence de signal, de nombreuses études devront être menées pour mesurer sa masse, ses nombres quantiques, ses couplages aux autre particules. En l'absence de signal, cette étude se conclura par l'élaboration de limites sur les paramètres des modèles théoriques recherchés

Une deuxième partie de la thèse sera consacrée à l'optimisation et l'implémentation d'un algorithme de trigger niveau 1 des petites roues du spectromètre à muons composés de détecteurs de type Micromegas. Ce travail s'inscrit dans l'amélioration du détecteur ATLAS auprès du HL-LHC et se fera en collaboration avec les services techniques de l'IRFU.
Recherche du boson de Higgs se désintégrant en deux photons en production associée à une paire de quarks top dans l'expérience CMS

SL-DSM-14-0485

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Personne à contacter :

Julie Malcles

CEA
DSM/IRFU/SPP/CMS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Julie Malcles

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 86 83

Directeur de thèse :

Gautier Hamel de Monchenault

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

+33 1 69 08 99 56

La production du boson de Higgs en association avec une paire de quarks top permet de sonder directement le couplage de Yukawa du quark top, qui est l’un des paramètres fondamentaux du modèle standard liés à la brisure spontanée de la symétrie électrofaible. Le mode de désintégration du boson de Higgs en deux photons conduit potentiellement à la mesure la plus précise de ce canal de production. L’expérience CMS est performante dans la mesure des électrons, des muons, des jets, de l’énergie transverse manquantes et l’étiquetage de la beauté, et dispose d’un calorimètre électromagnétique qui lui confère une excellente résolution en masse sur les paires de photons. Le groupe CMS de l’DSM/Irfu/SPP au CEA-Saclay a une grande expertise dans la calibration et le fonctionnement de ce calorimètre, et conduit des analyses de physique dans différents domaines y compris dans l’éude du boson de Higgs, offrant au futur étudiant le cadre idéal pour mener à bien cette recherche.
Traitement analogique et numérique de signaux appliqués au système de déclenchement du calorimètre à Argon Liquide d’ATLAS dans le LHC à haute luminosité

SL-DSM-14-0098

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Atlas (Atlas)

Saclay

Personne à contacter :

Herve Deschamps

CEA
DSM/IRFU/SEDI/TRAPS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2014

Personne à contacter :

Herve Deschamps

CEA - DSM/IRFU/SEDI/TRAPS

33 1 69 08 61 68

Directeur de thèse :

Philippe Schwemling

CEA - DSM/IRFU/SPP/Atlas

33 1 69 08 85 85

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Spp/index.php

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service.php?id_unit=5

Après le redémarrage du LHC en 2015, la luminosité instantanée et donc le nombre d’interactions par croisement de faisceaux augmenteront de manière significative. Afin de conserver les capacités du détecteur ATLAS à déclencher à environ 20 GeV sur des objets électromagnétiques inclusifs (photons ou électrons), essentiels tant pour l’étude des propriétés du boson de Higgs que pour la physique de précision du modèle Standard (désintégrations du W), il faut modifier de manière significative la stratégie de déclenchement, faute de quoi le taux de déclenchement atteindrait des niveaux incompatibles avec les capacités de lecture et de stockage du détecteur. Il est prévu en particulier d’accroître la granularité des régions considérées pour le déclenchement afin d’améliorer la séparation entre objets électromagnétiques et jets. En outre, les sommateurs analogiques utilisés actuellement seront remplacés par des cartes numériques.

Actuellement, une carte de démonstration du nouveau système de déclenchement est en cours de conception, par les laboratoires CEA/DSM/IRFU/SPP et SEDI en collaboration avec le LAL-Orsay. Elle sera installée fin 2014 sur le détecteur ATLAS, et prendra des données en 2015, en parallèle avec le système de déclenchement actuel.

La réalisation et le bon fonctionnement de cette carte sont essentiels pour le succès des prises de données futures dans ATLAS. Il s’agira au cours de la thèse de tester les nouvelles performances du système de déclenchement et vérifier sa correcte cohabitation avec le système de déclenchement opérationnel actuellement.

Étude de mélange des neutrinos avec les données de l'expérience T2K et ajustement de paramètres de la matrice PMNS par une combinaison des meilleures mesures mondiales

SL-DSM-14-0239

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe Neutrinos-accélérateurs

Saclay

Personne à contacter :

Sara Bolognesi

CEA
DSM/IRFU/SPP/TK2

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Sara Bolognesi

CEA - DSM/IRFU/SPP/TK2

0169081461

Directeur de thèse :

Marco ZITO

CEA - DSM/IRFU/SPP

0169083819

Voir aussi : http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast.php?t=fait_marquant&id_ast=3248

Voir aussi : http://t2k-experiment.org/

La physique des neutrinos permet d'explorer les questions les plus fondamentales de la physique de haute énergie: la preuve d'une masse non nulle pour les neutrinos suggère l'existence de phénomènes au-delà du Modèle Standard et la découverte de violation de CP dans le secteur des neutrinos serait un élément-clé pour comprendre l'asymétrie matière-antimatière de l'Univers.

L'expérience T2K, située à Tokai au Japon, utilise un faisceau intense de neutrinos produit à J-PARC et dirigé vers le détecteur lointain Super-Kamiokande. La collaboration T2K étudie les oscillations des neutrinos, notamment dans le mode nu_mu->nu_e (apparition) et dans le mode nu_mu->nu_mu (disparition). Cela permet de contraindre les paramètres de la matrice PMNS: les angles de mélange des neutrinos et la phase delta de violation de CP.



Évoluant au sein d'une grande collaboration internationale (Canada, USA, Japon, Europe), le(la) doctorant(e) développera les analyses actuelles avec les nouvelles données et en particulier s'attachera à réduire les incertitudes systématiques en utilisant les données du détecteur proche. Une perspective intéressante, encore peu explorée, est celle d'un ajustement combiné de toutes les données dans les modes neutrinos et antineutrinos, en apparition et en disparition.



Un deuxième volet de la thèse sera dédié à un programme d'ajustement de la matrice PMNS avec toutes les mesures disponibles (T2K, réacteurs, neutrinos atmosphériques, solaires, etc). Cela permettra à l'étudiant(e) de gagner une compréhension approfondie de la phénoménologie des oscillations de neutrinos ainsi que de la problématique des incertitudes expérimentales.
Étude de propriétés des particules de matière noire et développement d’une Chambre à Projection Temporelle pour l’ILC (International Linear Collider)

SL-DSM-14-0550

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe ILC (ILC)

Saclay

Personne à contacter :

Maksym Titov

CEA
DSM/IRFU/SPP/ILC

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2014

Personne à contacter :

Maksym Titov

CEA - DSM/IRFU/SPP/ILC

0169086990

Directeur de thèse :

Maksym Titov

CEA - DSM/IRFU/SPP/ILC

0169086990

Nous proposons une thèse de doctorat sur la recherche de particules de matière noire et de nouveaux phénomènes à I'ILC et sur l'élaboration d’une lecture par pixels CMOS pour une TPC Micromegas. Le candidat devra contribuer aux études de simulation de l'ILC et à l’optimisation du potentiel de découverte de ce collisionneur notamment avec la polarisation. Le potentiel de physique d'un collisionneur linéaire est grandement améliorée avec des faisceaux polarisés. La polarisation offre un accès unique à la chiralité des couplages, à la structure des interactions et permet d'optimiser l'exploitation de la luminosité. L'accent sera mis sur le développement de stratégies de recherche de matière noire en particulier dans l'état final mono-photon. Pendant sa thèse, l’étudiant(e) devra également contribuer au développement d’un détecteur gazeux de grande surface pouvant être sensible à un électron unique, constitué d’un détecteur Micromegas pour la multiplication des électrons dans le gaz, et d’un système intégré CMOS avec accès par l’arrière (Timepix3 utilisant la "via-dernière technologie »), au lieu du système conventionnel à damiers.
Étude des propriétés du boson de Higgs avec le mode de désintégration en deux photons dans l'expérience CMS

SL-DSM-14-0537

Domaine de recherche : Physique des particules

Laboratoire d'accueil :

Service de Physique des Particules (SPP)

Groupe CMS (CMS)

Saclay

Personne à contacter :

Serguei GANJOUR

CEA
DSM/IRFU/SPP/CMS

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2014

Personne à contacter :

Serguei GANJOUR

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

Directeur de thèse :

Serguei GANJOUR

CEA - DSM/IRFU/SPP/CMS

Cette thèse se propose de mettre en place une mesure originale des couplages du boson de Higgs aux bosons de jauge. Le principe consiste à mesurer la production du boson de Higgs par fusion de bosons vecteurs (VBF), qui n'est pas encore fermement établie expérimentalement, dans le mode de désintégration du boson de Higgs en deux photons. Grâce à son calorimètre électromagnétique ECAL, l’expérience CMS jouit en effet d’une excellente résolution en masse di-photon ; toutefois, une grande quantité de données est nécessaire pour mener à bien cette mesure compte-tenu des faibles probabilités de production et de désintégration mises en jeu. L’étudiant bénéficiera d’un encadrement excellent dans un groupe reconnu pour son expertise dans la calibration et le fonctionnement du ECAL, et ses contributions aux analyses de physique.
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