– HIGGSTIME

1- Contexte scientifique et objectifs du projet Le projet HIGGSTIME propose de développer, au sein de quatre équipes françaises ayant largement contribué à la construction du détecteur ATLAS auprès du LHC du CERN et ayant ainsi acquis une compétence reconnue, une procédure d'analyse fine et performante, utilisant de nouveaux outils pour mettre en évidence le signal de Higgs. L'accélérateur LHC est en cours d'assemblage dans le tunnel du CERN ; les faisceaux de protons entreront en collision à la fin de l'année 2007. Le calorimètre électromagnétique de ATLAS, conçu et construit pour une large fraction en France, est aux deux tiers installé autour du point d'interaction des faisceaux. 2- Description du projet, méthodologie Le Modèle Standard (MS) de la physique des particules rend compte avec précision de la plupart des mesures existantes. Cependant, la particule de Higgs est la seule particule du MS qui a éludé l'observation. * Les résultats expérimentaux issus du LEP au CERN indiquent que le Higgs doit avoir une masse MH >114 GeV/c2 à 95% de niveau de confiance (CL). * L'ajustement de l'ensemble des mesures électrofaibles (LEP, SLC, Tévatron) contraint le Higgs à être assez léger : MH < 219 GeV/c2 à 95% CL. Dans cette région en masse, on recherche le Higgs dans ses canaux de désintégration en une paire de photons ou en une paire de t associée à des jets de particules à petit angle. Le projet HIGGSTIME propose d'explorer deux axes de recherche orientés vers l'observation du Higgs son mode de désintégration en deux photons (Hàgg): * Contrainte expérimentale des bruits de fond Le potentiel de découverte du Higgs repose sur l'estimation des sections efficaces des processus de signal et de bruit de fond calculées par les théories du MS, dont la Chromo Dynamique Quantique (QCD). L'incertitude sur ces calculs est grande (pouvant aller jusqu'à 100 % pour certains calculs de QCD) aux énergies considérées. Les performances du détecteur, bien qu'étudiées lors de tests en faisceau, devront être confirmées par les données issues du LHC. HIGGSTIME propose de développer les outils d'analyse pour contraindre les bruits de fond sur des événements simulés puis sur les premières données. * Reconstruction du temps dans le calorimètre électromagnétique De nombreuses études ont démontré, la capacité du détecteur à reconstruire l'énergie des particules (linéarité, uniformité, résolution). Seulement des ébauches d'études ont été faites, par deux des groupes proposant HIGGSTIME, pour ce qui concerne la reconstruction du temps de passage des particules. Une étude systématique des performances à reconstruire le temps (uniformité, résolution) apporterait un outil supplémentaire de corrélation entre les objets étudiés et la collision considérée. Pour cette étude, HIGGSTIME propose d'étudier, les performances en temps du calorimètre électromagnétique avec le système de calibration électronique et de développer les outils de simulation pour étudier la capacité à reconstruire le temps des gerbes électromagnétiques et hadroniques. L'étude de la performance en temps du calorimètre électromagnétique ne fait pas partie du projet original d'ATLAS décrit dans le Technical Design Report. Avec HIGGSTIME les équipes impliquées pourraient développer ce nouvel outil qui apporterait une contrainte supplémentaire dans l'identification du signal de Higgs. 3- Résultats attendus Le projet HIGGSTIME a pour objectif de rendre l'observation du Higgs (MH »120 GeV/c2), possible à coup sûr. Les résultats attendus sont de deux ordres : * Augmentation du potentiel de découverte du Higgs * Mesure définitive des performances en temps du calorimètre électromagnétique. Ces deux résultats permettront aux équipes impliquées d'avoir une contribution supplémentaire déterminante dans la recherche et la découverte du Higgs, si sa production et sa désintégration étaient celles prévues actuellement. Dans le cas contraire l'apport de HIGGSTIME ne serait pas moindre car le contrôle des b..