Measurement of higgs boson properties in the diphoton decay channel and a search for di-higgs production in the gamma gamma b anti-b final state with the atlas detector

• Autores: Leonor Cerdá Alberich
• Directores de la Tesis: Luca Fiorini (dir. tes.), Carlos Antonio Solans Sánchez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de València ( España ) en 2018
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Ferrer Soria (presid.), Bruno Lenzi (secret.), Chiara Roda (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física por la Universitat de València (Estudi General)
• Materias:
  • Física
    • Nucleónica
      • Física de partículas
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TESEO
• Resumen

  • La búsqueda del bosón de Higgs fue la pieza central de los programas de física para los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones durante el Run 1 de la toma de datos. El descubrimiento de esta partícula, anunciado el 4 de julio de 2012 por las colaboraciones de ATLAS y CMS, representó un hito a la hora de comprender el mecanismo de ruptura de simetría electrodébil, por el cual las partículas fundamentales adquieren masa. Ahora es esencial que el bosón de Higgs sea ampliamente estudiado. Las mediciones precisas de sus propiedades confirmarán su naturaleza y cualquier desviación de la predicción del Modelo Estándar representará un signo claro de nueva física. Esta tesis presenta dos análisis de física realizados con el detector ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones. Se utilizaron datos de colisiones protón-protón, correspondientes a una luminosidad integrada de 36.1 1/fb, obtenida con una energía de centro de masa de 13 TeV, durante 2015 y 2016. El primer análisis es una búsqueda de la producción de pares de bosones de Higgs resonantes y no resonantes en el estado final gamma gamma b anti-b. No se observan desviaciones significativas de las predicciones del Modelo Estándar. El límite superior (con el 95% CL) observado (esperado) en la sección eficaz para la producción no resonante es de 0.73 pb (0.93 pb) y corresponde a 22 (28) veces la sección eficaz predicha por el Modelo Estándar, lo que mejora el resultado no resonante anterior obtenido por ATLAS con datos del Run 2 en un factor de cinco. Para la producción resonante de pares de bosones de Higgs decayendo a gamma gamma b anti-b, se presenta un límite en función de la masa de resonancia. Los límites observados (esperados) oscilan entre 1.14 pb (0.90 pb) y 0.12 pb (0.15 pb) para masas de resonancia en el rango de 260 GeV hasta 1000 GeV. El segundo análisis de física es la medición de las secciones eficaces totales del modo de producción del bosón de Higgs, las intensidades de la señal y las secciones eficaces simplificadas, así como la medición de las secciones eficaces fiduciales y diferenciales en el canal de desintegración del bosón de Higgs a dos fotones. La intensidad de la señal medida confirma la medición de la intensidad de la señal obtenida por ATLAS en el mismo canal de desintegración con datos del Run 1 en aproximadamente un factor de dos de mejora en cada componente de la incertidumbre. La precisión de estas mediciones actualmente está dominada por sus incertidumbres estadísticas, pero se espera que mejore en los próximos años del LHC, ya que a medida que se recopilen más datos, la incertidumbre estadística disminuirá. Se hace especial hincapié en la estrategia seguida para estimar la incertidumbre en el modelado de la lluvia de partones, el evento subyacente y la hadronización, lo cual es especialmente desafiante debido a la dificultad de generar eventos suficientes para cada categoría de reconstrucción de eventos, región fiducial o cada intervalo de una sección eficaz diferencial fiducial. Las técnicas de reconstrucción e identificación de los objetos relevantes, como fotones y jets, se cubren ampliamente, y se realiza una validación de la escala de energía del calorímetro utilizando la respuesta del calorímetro hadrónico de ATLAS, TileCal, a hadrones individuales y cargados con datos de colisiones protón-protón obtenidos con una energía del centro de masas de 7 y 8 TeV, durante 2010-2012 con el detector ATLAS. Los resultados presentados en esta tesis muestran que el cociente doble del valor medio entre los datos y la simulación de Monte Carlo es aproximadamente uno, con desviaciones de la unidad de menos del 5% posiblemente debidas a una mala calibración de la escala electromagnética en los datos o a diferencias en la descripción de Monte Carlo debido a un desarrollo de cascada hadrónica relativamente complejo. En la región de barril del calorímetro el nivel de acuerdo del 3% se mantiene a pesar de los cambios considerables en las condiciones del haz.