Last Update:8th May 2014 at 14:59


Proposals for Mémoires de master
Academic Year 2013-2014

Dévelopement et validation de l'outil DELPHES

  • Promoteur: Christophe Delaere
  • Description: DELPHES est un outil permettant de simuler la réponse d'un détecteur générique en physique des particules. Développé en CP3 depuis quelques années, il s'est imposé de facto comme outil de référence dans le domaine, surclassant les logiciels disponibles jusqu'alors. Dans le cadre de ce mémoire, il est proposé de contribuer au développement et à la validation de l'outil.
    Ce travail comportera une composante de programmation (C++) en vue d'étendre les possibilités de l'outil, mais il sera avant tout important de comprendre les caractéristiques, performances et limitations de détecteurs tels que CMS et ATLAS pour reproduire au mieux celles-ci. Un benchmark physique sera idéalement mis en place pour comparer les performances de Delphes à celles des vrais détecteurs.
  • Projets de recherche associés:
    Develoment of a framework for fast simulation of a generic collider experiment: Delphes
    CMS

Mesure de la polarisation du Z dans le processus Zb

  • Promoteur: Christophe Delaere
  • Description: La mesure de la polarisation du boson Z dans le processus Zb pourrait permettre de confirmer ou d'infirmer l'asymétrie mesurée au LEP dans les désintégration du Z en paires de quarks b (A_b). Cette mesure reste l'une des principales déviations mesurées par rapport au modèle standard. Le groupe de Louvain a réalisé pour CMS la mesure de la section efficace du processus Zb, et nous sommes donc très bien positionnés pour questionner la faisabilité de cette mesure.
    Pour réaliser cette étude, il faudra maitriser les outils permettant le calcul des éléments de matrices et observables en découlant pour les différents états de polarisation du Z: Feynrules, MadGraph, MadWeight. A l'aide du logiciel DELPHES, le but sera de reproduire une sélection typique de ce genre d'événements pour déterminer avec quelle précision la fraction Z_L/Z_R peut être déterminée.
  • Projets de recherche associés:
    Advanced Techniques for Fast Simulation and Data Analysis in High Energy Physics (ASAP)
    Measurement of the b(b)Z process at LHC

Etude d'une recherche de physique au delà du modèle standard au LHC au moyen de la topologie llbb.

  • Advisors: Christophe Delaere, Vincent Lemaitre en collaboration aussi avec Andrea Giammanco.
  • Cadre théorique: La récente découverte d'un nouveau boson dont les caractéristiques sont, à ce jour, tout à fait compatible avec le fameux boson de Higgs implique l'émergence d'une toute nouvelle dynamique dans le cadre du modèle standard et au-delà. Ce qui est en train de se passer peut être apparenté à la confirmation expérimentale de l'existence des courants de déplacement (le terme en dE/dt) supposé par Maxwell dans l'équation d'Ampère. L'électrodynamique était née… Nous sommes cette fois à l'aube de l'étude de la dynamique engendrée par le mécanisme de Brout Englert et Higgs! L'étude du ou des bosons de Higgs est bien sûr une nécessité absolue mais on s'intéressera également à l'émergence possible d'une physique au-delà du modèle standard qui pourrait mener à la naissance de nouveaux paradigmes théoriques qui devront être introduits afin d'expliquer ces nouveaux processus observés au LHC.
  • Description du travail: Ce travail a pour objectif la recherche d'une physique au-delà du modèle standard. Le plus souvent, la recherche d'une nouvelle physique présuppose une hypothèse théorique particulière qui fasse par exemple intervenir de nouvelles particules dans les réactions étudiées. Une autre méthode complémentaire consiste à se focaliser sur une topologie particulière et d'essayer de la décrire au moyen des processus connus. Dans le cas qui nous intéresse, les processus du modèle standard susceptibles de produire l'état final avec une paire de lepton anti-lepton et une paire de quark anti-quark b (topologie llbb) comprennent la production de quarks t et de bosons Z et W. La méthode d'analyse consistera à sélectionner une région de l'espace de phase disponible pour l'état final llbb mais qui soit très peu peuplée par les processus en question. La présence d'une nouvelle physique se manifesterait alors par la présence d'un excès d'événements dans cette région. Le travail consistera à étudier la complémentarité de cette méthode par rapport à des méthodes plus traditionnelles, en comparant leurs performances pour des hypothèses théoriques diverses. Le choix des différents modèles à vérifier sera réalisé en étroite collaboration avec les physiciens théoriciens du centre de recherche CP3 impliqués dans la phénoménologie au LHC, et prendra en compte les derniers résultats du LHC.
  • Citons par exemple:
    • la production d'une paire de quark anti-quark stop (un top scalaire, prédit par la supersymétrie),
    • la possibilité de sonder l'existence de quark similaires au quark b mais beaucoup plus lourds que ces derniers,
    • la production de bosons de Higgs lourds se désintégrant en un boson Z et un Higgs léger A,
    • la possibilité de sonder le couplage trilinéaire du boson de Higgs avec lui-même par la production de deux bosons de Higgs,
    • l'étude de la production associée d'un boson de Higgs et d'une paire de quark anti-quark top dans le cadre du Modèle Standard et au delà.
  • Méthodologie: Au moyen d'outils permettant la génération des processus physiques (MadGraph/MadEvent), la simulation de la réponse des détecteurs (Delphes) ainsi que de techniques d'analyse très avancées se basant sur la Méthode des Eléments de Matrice (MadWeight), l'étudiant sera amené à quantifier la discrimination possible entre un signal donné et les processus dit de bruit de fond (attendus par les processus physiques prédits par le modèle standard). Il s'agira donc d'un travail où l'étudiant devra acquérir un minimum de connaissance théorique du domaine ainsi que des connaissances informatique afin d'utiliser efficacement ces outils. Il devra user d'astuce et d'ingéniosité afin de dégager le signal du bruit et de quantifier ainsi la possibilité de réaliser de telles études avec les outils officiels de la collaboration et les vraies données de l'expérience CMS. Il n'est d'ailleurs pas impossible, pour les bons étudiants, que ce travail puisse mener à une publication scientifique.
  • Collaboration: L'étudiant sera plongé dans un environnement scientifique constitué de plusieurs chercheurs de CP3. En effet, le groupe impliqué dans CMS dans l'étude de cette topologie est actuellement composé de trois professeurs, quatre chercheurs postdoctoraux et cinq doctorants. Un staff de trois informaticiens-physiciens est par ailleurs au service des chercheurs de CP3 afin d'apporter un support de proximité permettant de ne pas rester bloqué par des "problèmes purement informatiques".
  • Related research project:
    Validation of a fully automatic matrix element technique for CMS data analyses
    Develoment of a framework for fast simulation of a generic collider experiment: Delphes
    Advanced Techniques for Fast Simulation and Data Analysis in High Energy Physics (ASAP)
    CMS

Developpements d'algorithmes de reconstruction et identification des leptons tau dans l'expérience CMS au LHC.

Recherche des nouveaux bosons de Higgs produit en association avec un boson Z et se désintégrant en une paire de leptons tau, avec le détecteur CMS au LHC.

  • Advisor: Giacomo Bruno
  • Description: Ce travail consiste à contribuer au développement d'une analyse de données issues de l'expérience CMS au LHC. L'analyse recherche de l’évidence de la production de nouvelles particules, compatibles avec des bosons de Higgs additionnels, qui seraient produites en association avec un boson Z et se désintégreraient en une paire de leptons tau. Plus de détails peuvent être obtenu en contactant le promoteur.
  • Related research project: Search for ZH->ll tau tau with the CMS experiment at the LHC and CMS

Recherche des particules massives, chargées et de longue vie avec le détecteur CMS au LHC.

  • Advisor: Giacomo Bruno
  • Description: Ce travail consiste à mener une analyse de données issues de l'expérience CMS au LHC. L'analyse recherche de l’évidence de la production de nouvelles particules massives, chargées et ayants une vie moyenne supérieure a quelques nanosecondes. Des telles particules sont prédites par plusieurs théories de physique au delà du modèle standard. Cette analyse a une haute priorité pour l’expérience CMS au redémarrage de l’accélérateur a l’énergie de 13 TeV. Le groupe de Louvain est leader dans cette analyse depuis le départ du LHC. Plus de détails peuvent être obtenu en contactant le promoteur.
  • Related research project: Search for massive long-lived charged particles with the CMS detector at the LHC and CMS

Study of Radiation Hardness of electronic structures used in Monolithic Active Pixel Sensors

  • Advisor: Eduardo Cortina
  • Description: The objective of this work is to study in a systematic way the radiation hardness of simple structures as diodes or transistors in a FD-SOI technology that is used by the SOIPIX collaboration for the development of monolithic active pixel sensors. Irradiations with photons, proton and neutrons, will be done at the CRC, the cyclotrons of Louvain-la-Neuve and the characterisation of the electronic structures in the WELCOME technological platform. Besides this primary goal, a work in the dosimetry of the different beams available at the CRC should be done as well as simulation studies to explain the behaviour of the structures after the irradiations.
  • Related research project: TRAPPISTe: Tracking for Particle Physics Instrumentation in SOI Technology

Search for anomalous two-photon production of Z boson pairs at the LHC

  • Advisor: Krzysztof Piotrzkowski
  • Description: Two-photon interactions at the LHC offer unique way to test the gauge boson sector of the Standard Theory (called previously the SM). In this work a possibility of anomalous couplings of photons to Z bosons will be investigated by analyzing the most recent data collected with the CMS detector. This is a novel research pioneered and led by CP3.
  • Related research project: High energy photon induced interactions at the LHC and CMS

GasToF: New detector for CMS.

  • Advisor: Krzysztof Piotrzkowski
  • Description: GasToF is a state-of-art picosecond resolution timing detector proposed for extension of CMS. In this work Monte Carlo simulations will be performed using the Geant4 general-purpose package. It will help to finalize the detector design and to interpret the test-beam data. This is a development pioneered and led by CP3.
  • Related research project: GasToF: ultra fast timing detector and CMS


[UCLouvain] - [SST] [IRMP] - [SC] [PHYS]
Contact : Jérôme de Favereau
Job opportunities PhD position in NA62 experiment
Share