Département d'Ingénierie des Systèmes

Activités d’analyse de physique

L’une des missions principales du LHC est l'étude du mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible. La recherche du ou des boson(s) de Higgs a constitué un objectif majeur des expériences LHC et, depuis la decouverte d'un boson de Higgs en 2012, la mesure précise de ses paramètres (masse, couplages) et la recherche d'éventuels bosons de Higgs supplémentaires sont devenus de nouveaux objectifs. Le LHC a également pour mission la mesure aussi précise que possible de nombreuses observables du modèle standard ou encore la recherche de particules nouvelles dans le cadre de ses possibles extensions.

Les activités d’analyse passées et présentes du groupe CMS de Saclay couvrent plusieurs domaines avec une prédominance pour la physique du boson de Higgs. Les mesures de précision dans le cadre du modèle standard et des recherches de nouvelles particules constituent les autres volets des activités d'analyse du groupe CMS de Saclay.

Le thème central concerne la physique du boson de Higgs avec est la recherche inclusive d’un boson de Higgs standard léger se désintégrant en deux photons. En dépit d’une probabilité de désintégration en deux photons très faible, ce mode s'est révélé particulièrement utile pour la découverte grace à la finesse du pic de signal au dessus de la distribution continue du bruit de fond irréductible provenant de l’association de deux photons réels et isolés produits dans des événements QCD. La finesse de ce pic découle de la résolution en énergie et en position des photons détectés, ainsi que de la connaissance de la position du point de collision. Le groupe CMS de Saclay exploite dans cette activité d’analyse son expertise dans l’optimisation des performances du calorimètre électromagnétique, ainsi que dans les procédures de calibration et de suivi en ligne de la transparence des cristaux de tungstate de plomb. Depuis la découverte du boson de Higgs en 2012 à laquelle le groupe CMS de Saclay a donc fortement contribué, cette activité s'est élargie avec l'étude des couplages du boson de Higgs avec les bosons vecteurs du modèle standard pour différents modes de production, la recherche du mode de production dit ttH avec un boson de Higgs produit en association avec une paire de quark top dans le canal où le boson de Higgs se désintegre en deux photons, la recherche de la production de paires de boson de Higgs avec un boson de Higgs se désintégrant en deux quarks b et l'autre se désintégrant en deux photons et enfin la recherche de la production d'une paire de bosons de Higgs en association avec une paire de quark top avec les bosons de Higgs se désintégrant en quarks-b. Le groupe CMS de Saclay a également contribué à la recherche d’un boson de Higgs dans sa désintégration en une paire de leptons tau dans le cas où un des leptons tau se désintègre leptoniquement et l'autre de manière hadronique. Cette recherche a aussi été utilisée pour explorer l'espace des paramètres des extensions supersymétriques où la désintégration en paires de lepton tau est dominante.