Explorer la production par paires de bosons de Higgs avec l'expérience CMS au LHC

Topic description La découverte du boson de Higgs par l'expérience CMS a été une étape marquante, expliquant comment les particules fondamentales acquièrent leur masse. Cependant, la structure du potentiel de Higgs elle-même reste largement inexplorée. La prochaine frontière majeure en physique des hautes énergies est l'observation de la production de paires de bosons de Higgs (HH). Ce processus offre une sonde directe de l'auto-couplage du boson de Higgs, un paramètre crucial pour la reconstruction du potentiel scalaire du Modèle Standard et pour la compréhension de la stabilité du vide et de l'évolution précoce de l'Univers. Cette recherche sera l'objectif principal de cette thèse. L'analyse physique ciblera le canal de désintégration où un boson de Higgs se désintègre en une paire de quarks b et l'autre en une paire de leptons tau (HH→bbττ), en utilisant un ensemble de données de près de /fb collectées pendant les Run-1, Run-2 et le Run-3 en cours (-) du LHC. Atteindre la sensibilité requise exige le développement de méthodes innovantes d'extraction du signal, utilisant notamment des techniques avancées d'apprentissage automatique, ainsi que l'optimisation des stratégies de sélection en ligne pour capturer efficacement ces événements rares. Simultanément, le doctorant ou la doctorante contribuera aux préparatifs essentiels pour l'ère du LHC à Haute Luminosité (HL-LHC) en s'engageant dans la mise à niveau de Phase-2 du calorimètre à haute granularité (HGCAL) de CMS. Ce travail technique est directement lié aux futures mesures HH, en se concentrant sur la conception et la validation d'algorithmes avancés de génération de primitives de déclenchement (TPG). Ces algorithmes doivent fonctionner avec une faible latence et une haute précision pour reconstruire avec exactitude des objets physiques clés comme les leptons tau au milieu de la multiplicité de particules et des événements d'empilement extrêmes du HL-LHC, assurant ainsi la capacité continue d'effectuer des recherches de Di-Higgs à haute sensibilité.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------The discovery of the Higgs boson by the CMS experiment was a landmark achievement, explaining how fundamental particles acquire mass. However, the structure of the Higgs potential itself remains largely unexplored. The next major frontier in high-energy physics is the observation of Higgs boson pair production (HH). This process offers a direct probe into the Higgs boson self-coupling, a parameter crucial for reconstructing the scalar potential of the Standard Model and understanding the stability of the vacuum and the early evolution of the Universe. This search will be the primary focus of this thesis. The physics analysis will target the decay channel where one Higgs boson decays into a pair of b-quarks and the other into a pair of tau leptons (HH→b bττ), using almost /fb dataset collected during LHC Run-1, Run3, and on-going Run-3 (–). Achieving the required sensitivity demands the development of innovative signal extraction methods, specifically utilizing advanced machine learning techniques, alongside the optimization of online selection strategies to efficiently capture these rare events.Simultaneously, the PhD candidate will contribute to the essential preparations for the High-Luminosity LHC (HL-LHC) era by engaging in the Phase-2 upgrade of the CMS High-Granularity Calorimeter (HGCAL). This technical work is directly related to future HH measurements, focusing on designing and validating advanced trigger primitive generation (TPG) algorithms. These algorithms must operate at low latency and high precision to accurately reconstruct key physics objects like tau leptons amidst the extreme particle multiplicity and pile-up events of the HL-LHC, thereby ensuring the continued capability to perform high-sensitivity Di-Higgs searches.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Début de la thèse : 01/10/ Funding category Funding further details Allocation doctorale AMX*Concours IPP ou école membre*