Du détecteur à la découverte : construire le trajectographe interne d’ATLAS et explorer la physique du boson de Higgs au HL-LHC // From Detector to Discovery: Constructing the ATLAS Inner Tracker and Probing Higgs Physics at the HL-LHC

Ce sujet de thèse combine un volet instrumental et un volet d’analyse physique lié à la physique du boson de Higgs au LHC. Il porte à la fois sur la construction et la mise en service du nouveau trajectographe de l’expérience ATLAS (ITk) et sur l’étude de la sensibilité d’ATLAS, durant la phase à haute luminosité du LHC (HL-LHC), à des processus clés mettant en jeu les couplages du boson de Higgs, fortement dépendants des performances de l’ITk. Le candidat participera au développement, à l’exploitation et à l’optimisation des bancs de test pour les modules à pixels ITk au CEA. Le CEA, en collaboration avec deux autres laboratoires de la région parisienne, est responsable de l’assemblage et des tests d’environ 20 % des modules à pixels de l’ITk. L’étudiant contribuera également à la mise en service du détecteur au CERN. Parallèlement, le doctorant mènera une analyse de physique visant à étudier la sensibilité des données d’ATLAS aux interactions entre le boson de Higgs et le quark top lors de la phase HL-LHC. Cela inclura notamment une analyse de la violation de CP dans le canal ttH, ainsi qu’une étude de la production tH, un processus particulièrement sensible aux couplages Higgs–top et Higgs–W. Les deux premières années de thèse seront basée au CEA Saclay, tandis que la dernière année sera basée au CERN.

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This PhD project combines work on the construction of the new Inner Tracker (ITk) for the ATLAS experiment and an analysis of ATLAS sensitivity at the High-Luminosity LHC (HL-LHC) to key processes related to Higgs boson physics using ITk. The candidate will take part in the development, operation, and optimization of the test benches for ITk pixel modules at CEA. Together with two other partner laboratories in the Paris region, CEA will assemble and test about 20% of the ITk pixel modules. The student will contribute to the commissioning of the detector at CERN. The candidate will also carry out HL-LHC sensitivity studies of the interactions between the Higgs boson and the top quark, including for instance a CP-violation analysis in the ttH channel and an analysis of tH production, a process particularly sensitive to the Higgs–top and Higgs–W couplings. The first two years of the PhD are expected to be based at CEA Saclay, while the last year will be based at CERN.
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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 : 01-10-2026
Ecole doctorale : PHENIICS (PHENIICS)
Directeur de thèse : DELIOT Frédéric
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRFU

Financement public/privé

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 particules ou équivalent