Tests de précision du modèle standard en utilisant le processus Drell--Yan neutre dans les données Run 3 de l'expérience ATLAS du LHC au CERN // Precision tests of the Standard Model using the neutral current Drell--Yan process in Run 3 data with the ATLA

Le modèle standard de la physique des particules a permis jusqu’à présent une description fine des données expérimentales, notamment issues de collisionneurs tels que le LHC au CERN. Le secteur électrofaible présente un intérêt particulier, notamment à cause de ses connexions avec le secteur de Higgs et parce qu’il est décrit par un certain nombre de paramètres, dont en réalité seuls trois sont indépendants : mesurer précisément ces paramètres permet de vérifier la cohérence de l’ensemble.
Une bonne sonde pour ces études est le processus Drell–Yan neutre (NCDY : production de paire de leptons chargés dans des collisions hadroniques, par échange de boson Z ou de photon virtuel). Celui-ci permet ainsi, entre autres, de mesurer la masse du boson Z, sa largeur, ou encore l’angle de mélange électrofaible sin2?W. Le but de cette thèse est de s’intéresser à ce dernier paramètre, et notamment à sa valeur à haute énergie, en mesurant la section efficace du processus NCDY à haute masse, dans le canal en deux muons. On s’attend à la mesure la plus précise dans ce régime en énergie, grâce à la grande quantité de données accumulée par l’expérience ATLAS au cours du Run 3 (2022–2026), qu’on pourra combiner au Run 2 (2015–2018), bien que plus de deux fois plus petit.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The standard model of particle physics has so far provided a fine description of experimental data, notably data from colliders such as the LHC at CERN. The electroweak sector is of particular interest, notably because of its connections with the Higgs sector and because it is described by a certain number of parameters, of which in reality only three are independent: measuring these parameters precisely makes it possible to check the consistency of the whole.
A good probe for these studies is the neutral current Drell–Yan process (NCDY: production of a pair of charged leptons in hadronic collisions, via the exchange of a Z boson or a virtual photon). This process makes it possible, among other things, to measure the mass of the Z boson, its width, or the electroweak mixing angle sin²?_W. The goal of this thesis is to focus on this latter parameter, and in particular on its value at high energy, by measuring the cross section of the NCDY process at high mass, in the two-muon channel. The most precise measurement in this energy regime is expected, thanks to the large amount of data accumulated by the ATLAS experiment during Run 3 (2022–2026), which can be combined with Run 2 (2015–2018), although more than twice smaller.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique des Particules
Laboratoire : Groupe Atlas (ATLAS)
Date de début souhaitée : 01-10-2027
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : Chapon Emilien
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU/DPhP/Atlas

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’univers
Service : Service de Physique des Particules

Master 2 en physique des hautes énergies