Thèse Étude du Boson de Higgs dans le Canal Hzz avec les Données du Run 3 du Lhc et Développements du Système de Déclenchement du Calorimètre à Haute Granularité de Cms pour le Hl-Lhc H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Institut Polytechnique de Paris École polytechnique École doctorale : Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris Laboratoire de recherche : LLR - Laboratoire LEPRINCE-RINGUET Direction de la thèse : Amina ZGHICHE ORCID 0000000211781450 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-12-31T23:59:59 La découverte du boson de Higgs par l'expérience CMS a constitué une avancée majeure en physique des particules, en validant expérimentalement le mécanisme de Brout-Englert-Higgs responsable de la génération des masses des particules élémentaires. Malgré ce succès, la compréhension fine du champ de Higgs et de la structure du secteur scalaire du Modèle Standard demeure incomplète. Des mesures de plus en plus précises des propriétés du boson de Higgs sont nécessaires pour tester la cohérence interne du Modèle Standard et pour rechercher d'éventuelles signatures de nouvelle physique.

Le canal de désintégration HZZ représente l'une des sondes expérimentales les plus puissantes pour l'étude du boson de Higgs, grâce à la propreté de sa signature et à son excellente résolution en masse. Cette thèse se concentrera sur l'analyse du boson de Higgs dans ce canal en exploitant les données de collisions proton-proton collectées par CMS durant le Run 3 du LHC (2022-2026), à une énergie dans le centre de masse de 13,6 TeV. L'augmentation de l'énergie et de la luminosité intégrée par rapport aux runs précédents ouvre des perspectives uniques pour améliorer la précision des mesures des sections efficaces de production, des couplages du Higgs aux bosons vecteurs, et pour explorer des régions cinématiques jusqu'alors peu accessibles.

L'analyse nécessitera le développement de méthodes innovantes d'extraction du signal, notamment à l'aide de techniques avancées d'apprentissage automatique (intelligence artificielle), ainsi que l'optimisation des stratégies de sélection des événements afin de maximiser la sensibilité aux processus étudiés. La combinaison des résultats de ces travaux avec ceux de l'experience ATLAS ainsi qu'avec ceux des runs LHC précédents, constitueront une partie importante du travail de thèse. Ces travaux contribueront à une meilleure caractérisation du champ de Higgs et à un renforcement des contraintes expérimentales sur le secteur scalaire du Modèle Standard.

En parallèle de l'analyse physique, le doctorant ou la doctorante participera activement aux préparatifs de l'ère du LHC à Haute Luminosité (HL-LHC), en s'impliquant dans la mise à niveau de Phase 2 du calorimètre à haute granularité (HGCAL) de CMS. Ce travail technique portera sur le développement et la validation d'algorithmes avancés de génération de primitives de déclenchement, capables de fonctionner avec une faible latence et une haute précision dans des conditions d'empilement extrêmes. Ces développements sont essentiels pour garantir la capacité future de CMS à mener des mesures de précision du boson de Higgs, notamment dans des canaux exigeants tels que HZZ. The CMS (Compact Muon Solenoid) experiment aims to study the results of proton-proton (p-p) collisions produced by the LHC (Large
Hadron Collider) at CERN. The discovery of the Higgs boson is a great leap forward, as the corresponding mechanism states that
fundamental particle masses are the result of an interaction with the associated scalar field. The nature of that field is being studied in
detail and is a major highlight of the CMS physics program. The characterization of the Higgs sector, as well as the search for new
physics will require the full capabilities of the LHC. Upgrades are foreseen along the way to reach much higher instantaneous luminosities
(5x10^34cm-2s-1) during the LHC Phase-2, called the high-luminosity LHC (HL-LHC), starting in 2030. The CMS experiment deploys a
14000 tons detector equipped with advanced electronics to track and identify precisely all the particles produced from the p-p collisions.
Although CMS has shown excellent performance, it will undergo major upgrades, which include a new data acquisition system and an
innovative Endcap calorimeter to fully exploit the high luminosity conditions.

Le groupe CMS de l'École Polytechnique recherche un candidat au doctorat titulaire d'un Master (Master 2) en physique des particules,
intéressé par la physique expérimentale des hautes énergies. Une connaissance de base de C++ et Python est recommandée.