Higgs en diphotons: mesures de précision et recherches de nouvelles résonances illuminées – HIGGSENLIGHTENED

Le projet HIGGSENLIGHTENED se propose d’approfondir notre compréhension de la brisure de symétrie électrofaible par l’étude du boson de Higgs dans sa désintégration en deux photons, canal de haute précision, dans les domaines de l’auto-couplage, des propriétés CP et de la largeur naturelle, études qui pourraient donner des signes indirects de Nouvelle Physique (NP). Un quatrième axe complémentaire est la recherche directe de boson de Higgs à basse masse dans le canal diphoton. À travers ces objectifs, nous proposons également des méthodes innovantes pour la reconstruction des particules interagissant dans le calorimètre électromagnétique (ECAL) et pour la modélisation des bruits de fond.
La mesure de la forme du potentiel du boson de Higgs n’a pas encore été faite directement. On peut y accéder via la mesure de l’auto-couplage grâce à la production de paires de boson de Higgs, nécessitant au moins les données du Run 3. Le papier le plus récent sur la recherche de production non résonante dans le canal HH? bb??, quand on le combine aux autres canaux, atteint une sensibilité de ~2.5 fois le Modèle Standard (SM) pour la production HH. Nous prévoyons l’améliorer cette sensibilité d’au moins 20% par l’utilisation de méthodes d’apprentissage profond. En combinant avec les autres canaux, nous espérons exclure la valeur nulle de l’auto-couplage trilinéaire.

Contrainte de la largeur du boson de Higgs: les données des run 2 et 3 pourraient permettre une contrainte indirecte de la largeur du boson de Higgs dans le canal diphoton, avec une méthode indépendante le la méthode hors couche de masse avec le canal H?ZZ*?4. L’interférence entre le processus gg?H??? et la production directe gg????introduit un décalage de la masse et une suppression de la section efficace de production. Ces observables dépendent de la largeur du boson de Higgs, mais aussi de l’impulsion transverse du système diphoton, rendant possible une contrainte de la largeur grâce à une mesure différentielle de la masse en fonction du pT.
Mesure des propriétés CP dans le canal diphoton: Après avoir démontré sur le Run 1 la faisabilité l’étude de la structure CP de la production VBF dans le canal diphoton, nous travaillons actuellement sur une mesure avec les données du Run 2. Dans le secteur des fermions (H-ff), les couplages CP-impairs ont été étudiés au Run 2 dans la production ttH avec une exclusion à 3s de l’hypothèse purement CP-impair. L’analyse CP ttH pourraient être améliorée de plusieurs façons : avec l’ajout de catégories visant la production tH, et grâce à des interprétations, dans les cadres de l’EFT ou des couplages anomaux, incluant d’autres modes de production. La poursuite de ces mesures avec plus de données pourraient permettre de mettre en évidence des déviations du SM.
La recherche directe de boson de Higgs à basse masse : Un excès à 2.8? à une masse invariante de 95.3 GeV a été observé dans les données de 2012 et 2016 de CMS dans le canal diphoton. L’analyse des données du Run2 devrait nous donner une idée de la véracité ou non de cet excès, mais seule l’inclusion des données du Run3 nous permettra d’obtenir une conclusion finale, avec l’amélioration de la sensibilité par un facteur ~3. Les nouvelles techniques de reconstruction pourraient améliorer la réjection des électrons issus du bruit de fond pp?e+e- Drell-Yan. Nous prévoyons une modélisation de ce processus purement basée sur les données réelles. Nous comptons aussi abaisser la limite inférieure en masse de la zone de recherche jusqu’à 20 GeV en utilisant des triggers alternatifs et des événements boostés.
Les nouvelles techniques de reconstruction dans le ECAL basées sur l’apprentissage profond en développement actuellement dans CMS ont démontré de possibles améliorations de la résolution en énergie et de la discrimination entre photons, électrons et jets. Ces algorithmes pourraient avoir un impact important dans l’ensemble des mesures et recherches envisagées dans ce projet.