Mesure de la polarisation de bosons vecteurs lors de leur production par paire WZ au LHC avec le détecteur ATLAS

par Angela Burger

Projet de thèse en Physique Subatomique et Astroparticules

Sous la direction de Emmanuel (phys) Sauvan.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Physique , en partenariat avec Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules (laboratoire) depuis le 05-10-2015 .


  • Résumé

    Le thème principal du travail de thèse sera la mesure de la production de paires de bosons WZ, de façon inclusive ou associée à 2 jets (WZ-jj), en collisions proton-proton avec une énergie dans le centre de masse de 13 TeV. Les données enregistrées sur la période 2015-2018 par l'expérience ATLAS au LHC seront exploitées, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités de mesures dans une région encore inexplorée de l'espace des phases. Ceci permettra notamment la première mesure de la diffusion de deux bosons WZ, qui inclue la diffusion via l'échange d'un boson de Higgs. Les polarisations des bosons W et Z pourront également être mesurées pour la première fois dans ce système WZ. Ces mesures de la production de di-bosons WZ et WZ-jj seront ensuite exploitées pour rechercher une manifestation de nouveaux phénomènes qui pourraient induire des couplages anomaux de trois ou quatre bosons. Une participation aux activités du groupe ATLAS du LAPP, liées à l'opération du détecteur au cours de la prise de données et à la compréhension de sa réponse est également prévue. Ainsi, le début du travail de thèse portera sur la mesure dans les nouvelles données de l'efficacité des critères d'identification des électrons par l'intermédiaire d'événements Z -> ee gamma.

  • Titre traduit

    Measurement of Vector Boson polarisation in WZ production at the LHC with the ATLAS detector


  • Résumé

    In 2011 and 2012, the Large Hadron Collider (LHC) at CERN produced proton-proton collisions with centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV, resulting in the discovery by the ATLAS and CMS experiments of a new resonance with the properties of the Standard Model Higgs boson, i.e. a boson originating from the mechanism of electro-weak symmetry breaking (EWSB). However, the exact details of this mechanism remain unknown. Processes with the scattering of two vector bosons provide a direct probe of the gauge structure of the Standard Model, and of the EWSB mechanism. In beyond the Standard Model theories, pairs of gauge bosons could also arise from the decay of new particles. Measurements of the production of vector boson pairs are therefore amongst key activities at the LHC, at the interface between studies of the Standard Model and searches for New Physics. The next data taking period of the LHC will start in April 2015 until end of 2017, with an unprecedented centre-of-mass energy of up to 14 TeV. An increase by a factor of more than 10 of the size of the present diboson data sample should be reached. Among diboson processes, WZ production, followed by leptonic decays, represents the best experimental compromise between background contamination and statistics of signal events. The two charge states of the W boson bring also an additional degree of freedom, allowing tests of possible CP violation in the gauge boson sector. The proposed Ph.D. subject will focus on the study of WZ diboson production with leptonic decays, inclusively or associated with two forward jets (WZ-jj). The period 2015-2018 is ideal, as the Ph.D. candidate will be able to exploit the full data set of this second running period of the LHC. A first evidence of the WZ scattering through electroweak processes, which includes the exchange of an Higgs particle could be reached. We will also be able to measure the polarisation of W and Z bosons, for the first time in this system. Based on WZ and WZ-jj measurements, limits will be derived on new physics manifesting itself in anomalous triple, and especially quartic, gauge boson couplings within an Effective Field Theory approach. The candidate will also participate to the activities of the LAPP ATLAS group, related to the operation of the detector during the data taking and to the understanding of its response. The geographical proximity of LAPP to CERN (~ 50km) will alow a strong implication on the site of the experiment, to follow the data taking and participate to meetings of the collaboration.