Topic 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, 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.
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Vector-boson scattering (VBS) stands as a pivotal process for investigating the non-Abelian gauge structure of the electroweak sector within the Standard Model (SM). This process uniquely probes both the self-interactions of vector bosons and their couplings to the Higgs boson. In the absence of the Higgs mechanism, VBS amplitudes would increase with partonic center-of-mass energy, ultimately violating unitarity. Studying this process therefore provides a stringent test of the SM by verifying whether the Higgs mechanism is indeed the sole source of electroweak symmetry breaking. Exploring this question is one of the fundamental objectives of the Large Hadron Collider (LHC) physics program. While the discovery and characterization of the Higgs boson have offered crucial insights into the electroweak symmetry breaking mechanism, complementary processes such as VBS provide additional information. Any deviation from SM predictions in VBS measurements would thus be a clear indication of physics beyond the Standard Model (BSM).
Experimentally, VBS processes are characterized by final states containing a pair of vector bosons and two forward jets, typically separated by a large rapidity gap and exhibiting a high dijet invariant mass. Among the different VBS final states, the semi-leptonic channel, in which one vector boson decays leptonically and the other hadronically, provides higher event yields than fully leptonic final states, albeit with larger backgrounds, thereby allowing access to higher energy scales.
The proposed PhD project will focus on the study of Vector Boson Scattering in the semi-leptonic channel using the Run 3 dataset collected since, which benefits from a higher integrated luminosity compared to Run 2. The candidate will contribute to a new analysis that builds on the experience gained during Run 2, with the objective of achieving more precise measurements and improving the sensitivity to potential deviations from the Standard Model. A particular emphasis will be placed on the use of machine learning techniques for signal-to-background discrimination. The candidate will also contribute to the interpretation of the results within the framework of Effective Field Theories, in order to constrain possible new physics scenarios.
This research will therefore combine cutting-edge data analysis techniques with theoretical interpretation, offering an opportunity to explore the frontier between the Standard Model and new physics.
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Début de la thèse : 01/10/
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Contrats ED : Programme blanc GS-Physique
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