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Recherche du boson de Higgs dans ATLAS

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Recherche du boson de Higgs dans ATLAS

La découverte en 2012 du boson de Higgs par les Collaborations ATLAS et CMS au Large Hadron Collider (LHC) du CERN a ouvert une nouvelle ère pour la physique des particules. Dans le Modèle Standard (MS) des interactions des particules élémentaires, le boson de Higgs apparaît comme l’excitation quantique de l’une des composantes du champ scalaire de Higgs, responsable, à travers le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, de la brisure de la symétrie électrofaible. La caractérisation complète des propriétés du boson de Higgs est au centre du programme de physique d’ATLAS pour le Run2 et Run 3 du LHC.

Le groupe ATLAS du LAPP est impliqué de longue date dans la recherche puis l’étude du boson de Higgs dans son canal de désintégration en deux photons, qui permet aujourd’hui d’étudier précisément ses sections efficaces de production différentielles en fonction des différentes variables cinématiques, comme par exemple le nombre de jets coproduits.

Au cœur du travail du groupe est la mesure des couplages du boson de Higgs et de ses « Simplified Template Cross Sections » (STXS) : le groupe est investi sur plusieurs aspects de l’analyse : la modélisation des bruits de fond, l’optimisation des catégories enrichies en certains modes de production en utilisant une approche d’apprentissage automatique par « machine learning », le traitement statistique et l’interprétation théorique. Les résultats sont interprétés en utilisant une approche basée sur un Lagrangien Effectif (Effective Field Theory, EFT), qui permet d’identifier des phénomènes au-delà du Model Standard.

Une partie du travail de groupe est naturellement consacrée à l’étude et à l’optimisation des performances de l’étalonnage en énergie des photons, et à l’amélioration des techniques d’identification des candidats photons par rapport au bruit induit par la désintégration d’hadron neutres dans les jets. Le groupe contribue aussi à la combinaison dans ATLAS des toutes les mesures des couplages du boson de Higgs dans les différents canaux de désintégration, et à l’interprétation EFT de cette combinaison.

Contacts : Marco Delmastro, Thibault Guillemin, Nicolas Berger

Publications récentes :

  • ATLAS Collaboration, “Observation of Higgs boson production in association with a top quark pair at the LHC with the ATLAS detector,” Phys. Lett. B784 (2018) 173–191, arXiv:1806.00425 [hep-ex].
  • ATLAS Collaboration, “Measurements of Higgs boson properties in the diphoton decay channel with 36 fb−1 of pp collision data at √s = 13 TeV with the ATLAS detector,” Phys. Rev. D98 no. 5, (2018) 052005, arXiv:1802.04146 [hep-ex].
  • ATLAS Collaboration, “Measurement of Higgs boson production in the diphoton decay channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector,” Phys. Rev. D90 no. 11, (2014) 112015, arXiv:1408.7084 [hep-ex].
  • ATLAS Collaboration, “Measurement of the Higgs boson mass from the H → γγ and H → ZZ∗ → 4l channels with the ATLAS detector using 25 fb−1 of pp collision data,” Phys. Rev. D90 no. 5, (2014) 052004, arXiv:1406.3827 [hep-ex].