Recherche du boson de Higgs de basse masse au LHC avec le détecteur ATLAS – HiggsNet

La recherche du boson de Higgs est au Coeur du projet LHC et une des questions les plus importantes de la Physique des hautes énergies à l’heure actuelle. Nous savons des résultats du LEP qu sa masse est supérieure à 114 GeV/c2 et il y existe de nombreuse contraintes indirectes théoriques et expérimentales indiquant que sa masse ne doit pas excéder 200 GeV/c2 et qu’elle est probablement inférieure à 140 GeV/c2. Il ‘agit précisément du domaine de masse où le mode de désintégration du boson de Higgs en deux photons est le plus prometteur.

Ce projet a pour but de rechercher le boson de Higgs dans le canal de désintégration à deux photons avec le détecteur ATLAS auprès du LHC au CERN. Les éléments clé de cette recherche sont les suivants.

- La résolution en masse invariante des deux photons : elle dominée par la résolution en énergie mais est aussi affectée par une contribution non négligeable provenant de la résolution angulaire sur la direction des photons qui elle-même dépend essentiellement de la précision sur la position du vertex de l’interaction.

- Une étude approfondie des bruits de fond à la fois réductible (bruits de fond photon-jet et jet-jet) et quasi-irréductible (paires de photons) qui ne peut être réduit par l’identification des particules, mais nécessite l’utilisation de variables cinématiques discriminantes.

- Afin de rechercher le boson de Higgs dans les événements di-photons dans les meilleures conditions de robustesse, il est nécessaire d’effectuer au préalable la mesure des sections efficaces de photons et paires de photons directs. Ce qui est d’autant plus difficile que leur définitions théoriques ne sont pas triviales (en particulier à cause des effets d’ordre supérieur et de fragmentation).

- Le développement d’outils d’analyse.

Une partie essentielle du détecteur ATLAS, en particulier pour cette analyse, est le calorimètre électromagnétique à Argon liquide. En effet il a été en grande partie développé pour optimiser la recherche du boson de Higgs dans ce canal. Tous les partenaires du projet ont eu un rôle majeur dans la conception, la construction, l’intégration et le commissioning de ce détecteur. Il s’agit dans ce projet de rassembler les forces nécessaires à ce que les partenaires parviennent à avoir un rôle prédominant aussi dans la recherche du boson de Higgs dans le canal à deux photons, et aboutir éventuellement à la découverte du boson de Higgs.

Pour atteindre les objectifs fixés dans le pojet, chacun des partenaires demande le financement d'un postdoc de deux ans. Le projet couvre une durée totale de quatre ans.