Thèse Tester le Modèle Standard dans le Secteur du Quark Top et du Boson de Higgs de Façon Innovante avec Plusieurs Leptons dans l'Expérience Atlas au Lhc H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Image, Cosmos et Simulation Laboratoire de recherche : Département de Physique des Particules Direction de la thèse : Frédéric DELIOT ORCID 0000000307776031 Début de la thèse : 2026-11-02 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Le LHC collisionne des protons à 13.6 TeV, produisant un volume massif de données pour étudier des processus rares et rechercher de la nouvelle physique. La production d'un boson de Higgs en association avec un quark top unique (tH) dans l'état multi-leptonique (2 leptons de même signe ou 3 leptons chargés) est particulièrement prometteuse, mais complexe à analyser à cause des neutrinos non détectés et des leptons factices. Le processus tH est d'autant plus intéressant que sa très faible section efficace dans le Modèle Standard résulte d'une interférence destructive subtile entre les diagrammes faisant intervenir le couplage du Higgs au boson W et celui du Higgs au quark top. De ce fait, de petites déviations par rapport aux prédictions du Modèle Standard peuvent avoir un impact important sur son taux de production, faisant de tH une sonde sensible de nouvelle physique. La mesure de la section efficace tH reste délicate car les processus ttH et ttW ont des topologies proches et des sections efficaces beaucoup plus grandes, nécessitant une extraction simultanée pour obtenir un résultat fiable et évaluer correctement les corrélations entre signaux. ATLAS a observé un excès modéré de tH avec les données du Run 2 (2.8 ), rendant cruciale l'analyse rapide des données du Run 3 avec une prise en compte explicite de ces corrélations. La thèse exploitera des algorithmes d'intelligence artificielle basés sur des architectures transformers respectant certaines symétries fondamentales pour reconstruire la cinématique des événements et extraire des observables sensibles à la nature CP du couplage Higgs-top. Dans un second temps, une approche globale pourra traiter simultanément les processus ttW, ttZ, ttH, tH et 4 tops, à la recherche de couplages anomaux, y compris ceux violant la symétrie CP, dans le cadre de la théorie effective du Modèle Standard (SMEFT). Cette étude permettra la première mesure complète de tH dans le canal multi-lepton avec les données du Run 3 et ouvrira la voie à une analyse globale des processus rares et des couplages anomaux au LHC dans ce canal. The CEA ATLAS group is part of the Department of Particle Physics (DPhP) of the Institute of Research into the Fundamental Laws of the Universe (IRFU) at CEA Paris-Saclay.
DPhP comprises about 110 physicists. DPhP scientific themes include the study of elementary constituents of matter at the highest energies at the CERN LHC collider, R&D for future accelerators, study of antimatter, neutrino physics, gamma ray astronomy, observational cosmology, the study of gravitational waves, and instrumentation for medical applications.

The CEA group has been involved in ATLAS since its origins, mainly in the design and construction of the liquid argon electromagnetic calorimeter and of the muon spectrometer. The group is composed of around 20 permanent physicists gathering expertise in detector and reconstruction aspects (calorimeter trigger, muon reconstruction, muon alignment, electron and photon calibration, b-tagging, database management, data preparation and luminosity) as well as in physics analysis (electroweak physics, top quark and Higgs boson physics). The group is deeply involved in the life and organisation of the collaboration.

It also participates in several upgrades for the medium and long term detector improvements: the replacement of part of the endcap muon spectrometer chambers (New Small Wheel), the upgrade of the electromagnetic calorimeter trigger and the upgrade of the central inner tracker (ITK). Publication of results as official ATLAS papers.

Niveau master 2 ou équivalent