Mohamed Belfkir – Soutenance de thèse – 15 sep. 2021

Depuis la découverte du boson de Higgs en 2012, le secteur de Higgs du Modèle standard (MS) est une des fenêtres principales pour la recherche de nouvelle physique, en particulier via la mesure des couplages du boson de Higgs. Sa constante d’autocouplage lambda est un paramètre particulièrement intéressant du MS, puisqu’il détermine la forme du potentiel de Higgs, responsable de la brisure de symétrie électrofaible. Il pourrait également recevoir des contributions importantes venant de physique au-delà du MS. Au LHC, la mesure du paramètre lambda se fait à travers la mesure du taux de production différentiel de paires de bosons HH. Le canal de désintégration en paires de photons et de quarks b (HH->bbgamma gamma) est un des plus prometteurs. L’objectif de la thèse est de faire la première observation de la production de paires de bosons de Higgs ou d’y mettre une limite puis de faire la mesure du paramètre lambda. Pour cela, l’étudiant mettra en place de nouveaux algorithmes et outils d’analyse pour sélectionner les états finaux HH->bb gamma gamma. Ils seront exploités pour l’analyse de l’ensemble des données du Run2 (2015-2018) soit 150 fb-1 ce qui représente un gain d’un facteur quatre en quantité de données par rapport à la dernière publication. 

Les mesures du taux de production HH et du paramètre lambda seront ensuite combinées avec celles des autres canaux (bbbb, bbtautau) et enfin avec celles de l’expérience CMS pour maximiser la précision de ces mesures et surtout d’avoir une plus grande chance de faire la première observation de production HH. La dernière partie de la thèse portera sur l’interprétation de la mesure de HH->bbyy, pour la mesure de lambda dans le cadre du MS aussi bien que pour des interprétations dans des modèles de physique au-delà du MS. L’ensemble de ce travail mettra en place les outils pour les analyses futures au Run3 (300 fb-1) au HL-LHC (3000 fb-1) . Ces travaux pourront tirer partie de l’implication forte du LAPP dans le canal H->yy et de la forte volonté du groupe ATLAS-LAPP d’acquérir des compétences dans l’étiquetage des jets b. Ils bénéficieront également de la proximité du LAPP avec le CERN, facilitant les échanges allant du travail sur le détecteur à la théorie. Un séjour de longue durée (jusqu’à 6 mois) au CERN est prévu dans le cadre de la thèse.