Shikma Bressler Lab

Particle Physics and its Instrumentation

Research

Our activities involve particle physics per-se and its related instrumentation.

As members of the ATLAS collaboration at the Large Hadron Collider at CERN, we are looking for signatures of physics beyond the Standard Model of particle physics. We focus on two main data analysis projects:

Development and employment of novel data-driven general searches based on machine learning and other techniques e.g., [arXiv:2107.11573, arXiv:2203.07529]
Searches for lepton flavor violating decays of massive resonances like Higgs and Z bosons (e.g., [arXiv:1405.4545, arXiv:1606.07730])

We are also deeply involved in the upgrade of the muon spectrometer of the ATLAS experiment.

In parallel, within the DRD1 collaboration we are developing novel instrumentation based on micro-pattern gaseous detectors (MPGD) for future high energy and astro-particle experiments. Our current focus is on the THGEM detector and its derivations, such as Resistive-Plate WELL concept and its possible applications in Digital Hadronic Calorimetry [arXiv:2208.12846], Dark matter and Neutrino experiments in cryogenic conditions [arXiv:2304.04044] as well as civil applications (see our recent review paper)

Research page

Search for new physics with the ATLAS detector

Novel radiation detectors for physics and civil applications

Upgrade of the ATLAS muon spectrometer

Selected Publications

The Thick Gas Electron Multiplier and its derivatives: Physics, technologies and applications

Bressler S., Moleri L., Jash A., Tesi A. & Zavazieva D. (2023) Progress in Particle and Nuclear Physics. 130, 104029.

Arxiv: 2303.01083

The Thick Gas Electron Multiplier (THGEM) is a robust high-gain gas-avalanche electron multiplier a building block of a variety of radiation detectors. It can be manufactured economically by standard printed-circuit drilling and etching technology. We present a detailed review of the THGEM and its derivatives. We focus on the physics phenomena that govern their operation and performances under different operation conditions. Technological aspects associated with the production of these detectors and their current and potential applications are discussed.

Transforming jet flavour tagging at ATLAS

Zwalinski L., Zormpa O., Smakhtin V., Santra A., Sahoo B., Ravinovich I., Moleri L. et al. (2026) Nature Communications. 17, 1, 541.

Jet flavour tagging enables the identification of jets originating from heavy-flavour quarks in protonproton collisions at the Large Hadron Collider, playing a critical role in its physics programmes. This paper presents GN2, a transformer-based flavour tagging algorithm deployed by the ATLAS Collaboration that represents a different methodology compared to previous approaches. Designed to classify jets based on the flavour of their constituent particles, GN2 processes low-level tracking information in an end-to-end architecture and incorporates physics-informed auxiliary training objectives to enhance both interpretability and performance. Its performance is validated in both simulation and collision data. The measured c-jet (light-jet) rejection in data is improved by a factor of 3.5 (1.8) for a 70% b-jet tagging efficiency, compared to the previous algorithm. GN2 provides substantial benefits for physics analyses involving heavy-flavour jets, such as measurements of Higgs boson pair production and the couplings of bottom and charm quarks to the Higgs boson, and demonstrates the impact of advanced machine learning methods in experimental particle physics.

Observation of W+W−γ production in pp collisions at s = 13 TeV with the ATLAS detector and constraints on anomalous quartic gauge-boson couplings

Aad G., Aakvaag E., Abbott B., Abdelhameed S., Abeling K., Abicht N. J., Abidi S. H. , Aboelela M., Aboulhorma A., Abramowicz H., Abulaiti Y., Acharya B. S., Ackermann A., Adam Bourdarios C., Adamczyk L., Addepalli S. V., Addison M. J., Adelman J., Adiguzel A., Adye T., Affolder A. A., Afik Y., Agaras M. N., Aggarwal A., Agheorghiesei C., Ahmadov F., Ahuja S., Ahuja S., Ai X., Aielli G., Aikot A., Ait Tamlihat M., Aitbenchikh B., Akbiyik M., Åkesson T. P., Akimov A. V., Akiyama D., Akolkar N. N., Aktas S., Alberghi G. L., Albert J., Alberti U., Albicocco P., Albouy G. L., Alderweireldt S., Alegria Z. L., Aleksa M., Aleksandrov I. N., Alexa C., Alexopoulos T., Alfonsi F., Algren M., Alhroob M., Ali B., Ali H. M., Ali S., Alibocus S. W., Aliev M., Alimonti G., Alkakhi W., Allaire C., Allbrooke B. M., Allen D. R., Allen J. S., Allen J. F., Allport P. P., Aloisio A., Alonso F., Alpigiani C., Alsolami Z. M., Alvarez Fernandez A., Alves Cardoso M., Alviggi M. G., Aly M., Coutinho Y. 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This Letter reports the observation of W⁺W⁻γ triboson production in 140 fb⁻¹ of data collected by the ATLAS detector from protonproton collisions at a centre-of-mass energy of s = 13 TeV at the LHC. Events with an opposite-charge eμ pair, a high transverse-momentum photon, and significant missing transverse momentum are considered. The observed (expected) significance of the signal is 5.9 (6.0) standard deviations. The measured fiducial cross-section, defined for the W⁺W⁻γ→e^±μ^∓νν¯γ final state is 6.2 ± 0.8 (stat.) ± 0.6 (sys.) fb, in good agreement with the Standard Model prediction of 6.1_−0.7^+1.0 fb. Constraints on the Wilson coefficients of 13 dimension-8 operators describing physics beyond the Standard Model through anomalous quartic gauge-boson couplings are derived using the effective field theory framework.

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