Description

La diffusion des bosons vecteurs (VBS) est un processus essentiel pour étudier la structure de jauge non abélienne du secteur électrofaible dans le Modèle Standard (MS). Ce processus permet d'étudier de manière unique à la fois les auto-interactions des bosons vecteurs et leurs couplages avec le boson de Higgs. En l'absence du mécanisme de Higgs, les amplitudes VBS augmenteraient avec l'énergie du centre de masse des partons, violant finalement l'unitarité. L'étude de ce processus permet donc de tester rigoureusement le MS en vérifiant si le mécanisme de Higgs est bien la seule source de rupture de la symétrie électrofaible. L'exploration de cette question est l'un des objectifs fondamentaux du programme de physique du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Si la découverte et la caractérisation du boson de Higgs ont apporté des informations cruciales sur le mécanisme de rupture de la symétrie électrofaible, des processus complémentaires tels que le VBS fournissent des informations supplémentaires. Tout écart par rapport aux prédictions du MS dans les mesures du VBS serait donc une indication claire d'une physique au-delà du Modèle standard (BSM).

Sur le plan expérimental, les processus VBS se caractérisent par des états finaux contenant une paire de bosons vecteurs et deux jets vers l'avant, généralement séparés par un grand écart de rapidité et présentant une masse invariante dijet élevée. Parmi les différents états finals VBS, le canal semi-leptonique, dans lequel un boson vecteur se désintègre de manière leptonique et l'autre de manière hadronique, fournit des taux d'événements plus élevés que les états finaux entièrement leptoniques permettant d'accéder à des échelles d'énergie plus élevées mais avec des bruits de fonds plus importants.
Le projet de doctorat proposé se concentrera sur l'étude de la diffusion des bosons vecteurs dans le canal semi-leptonique à l'aide de l'ensemble de données run 3 collectées depuis 2022, qui bénéficiera d'une luminosité intégrée plus élevée que lors run 2. Le candidat contribuera à une nouvelle analyse qui s'appuie sur l'expérience acquise lors de run 2, dans le but d'obtenir des mesures plus précises et d'améliorer la sensibilité aux écarts potentiels par rapport au modèle standard en combinant les données de ces deux runs. Un accent particulier sera mis sur l'utilisation de techniques d'apprentissage automatique pour la discrimination signal et bruit de fond. Le candidat contribuera également à l'interprétation des résultats dans le cadre des théories de champ effectives, afin de contraindre les nouveaux scénarios physiques possibles.

Cette recherche combinera donc des techniques d'analyse de données de pointe et une interprétation théorique, offrant ainsi l'occasion d'explorer la frontière entre le modèle standard et la nouvelle physique.

Compétences requises

Master en physique des particules Compétences en analyse de données et apprentissage automatique seraient appréciés

Bibliographie

Vector-Boson Scattering at the LHC: unravelling the Electroweak sector: https://arxiv.org/abs/2102.10991

Electroweak diboson production in association with a high-mass dijet system in semileptonic final states from pp collisions at √s = 13 TeV with the ATLAS detector: https://arxiv.org/abs/2503.17461

Mots clés

Interaction électrofaible, Théorie des champs effectives, Apprentissage automatique, LHC, ATLAS