Thèse Année : 2025

Mesure de la production de paires de bosons de Higgs avec CMS en utilisant les données des Runs II et III du LHC

Measurement of Higgs Boson Pair Production with CMS Using LHC Run II and Run III Data

Résumé

The Higgs sector is the subject of considerable investigation in particle physics, aiming to refine our understanding of the most recently discovered particle, the Higgs boson. Of particular interest is the production of Higgs boson pairs (HH), which provides direct access to the yet unmeasured self-coupling constant of the Higgs boson. Within the Standard Model (SM), this coupling is predicted with permil precision, based on a postulated shape of the Higgs potential. A direct measurement of the HIggs self-coupling will allow to measure the real shape of the potential and spot any deviations which would indicate physics beyond the Standard Model (BSM). Among the various decay channels of Higgs boson pairs, the final state comprising two b-quarks and two photons (HH → bb̄γγ) offers a particularly clean and sensitive signature. A search for this signature is presented, using data from Run 3 of the Large Hadron Collider (LHC), collected with the CMS experiment at a centre-of-mass energy of √s = 13.6 TeV. This thesis focuses particularly on the correct H->bb̅ reconstruction by developing a Deep Neural Network to improve the b-jet pairing efficiency. Additionally, a kinematic fitting technique is used to enhance the invariant mass resolution of the H→bb̄ system by enforcing transverse momentum conservation. Anomalous Higgs pair production can also manifest as a resonance in the invariant mass spectrum of the HH system, potentially indicating the presence of a new particle X that decays into a Higgs pair (X→HH). This thesis presents the combination of the CMS resonant analysis with LHC Run 2 data (√s=13 TeV). Integrating results from multiple decay channels leads to an improved overall sensitivity and tighter constraints on several BSM models.

En physique des particules, le secteur du Higgs suscite un grand intérêt et fait l’objet de nombreuses recherches visant à affiner la compréhension du boson de Higgs, la particule la plus récemment découverte. La production de paires de bosons de Higgs (HH) est particulièrement intéressante car sa mesure permet un accès direct à la constante d’auto-couplage du boson de Higgs, qui n’a toujours pas été mesurée. Dans le cadre du Modèle Standard (SM), cette constante est prédite avec précision, et toute déviation observée par rapport à cette valeur pourrait indiquer une physique au-delà du Modèle Standard (BSM). Parmi les différents canaux de désintégration des paires de bosons de Higgs, l’état final composé de deux quarks b et de deux photons (HH → bb̄γγ) offre une signature particulièrement propre et sensible. Cette recherche de signature est menée à l’aide des données de la période Run 3 du Grand collisionneur de hadrons (LHC), enregistrées par l’expérience CMS à une énergie de collision dans le centre de masse de √s = 13,6 TeV. Cette thèse se concentre notamment sur la reconstruction de H→bb̄, en développant un réseau de neurones profonds (Deep Neural Network) dans le but d’optimiser l’appariement des jets b. De plus, une technique de régression cinématique est utilisée pour améliorer la résolution de la masse invariante du système H→bb̄ en imposant la conservation de l’impulsion transverse. Une production anormale de paires de Higgs peut également se manifester par une résonance dans le spectre de masse invariante du système HH, indiquant la présence d’une nouvelle particule X se désintégrant en une paire de Higgs (X→HH). Cette thèse présente la combinaison des analyses HH résonante de CMS avec les données du Run 2 du LHC (√s = 13 TeV). La combinaison des résultats de plusieurs canaux de désintégration permet d’améliorer la sensibilité globale et de poser des contraintes plus strictes sur plusieurs modèles BSM.

Fichier principal
Vignette du fichier
TH2025JOURDHUYELISE.pdf (21.34 Mo) Télécharger le fichier
Origine Version validée par le jury (STAR)
Licence

Dates et versions

tel-05526624 , version 1 (25-02-2026)

Licence

Identifiants

  • HAL Id : tel-05526624 , version 1

Citer

Elise Jourd'Huy. Mesure de la production de paires de bosons de Higgs avec CMS en utilisant les données des Runs II et III du LHC. High Energy Physics - Theory [hep-th]. Université Claude Bernard - Lyon I, 2025. English. ⟨NNT : 2025LYO10210⟩. ⟨tel-05526624⟩
124 Consultations
18 Téléchargements

Partager

  • More