Cross-section measurements of the Higgs boson decaying into a pair of tau leptons with the ATLAS detector

Abstract

Experiment ATLAS se nachází na velkém hadronovém urychlovači (LHC) v Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN) ve Švýcarsku. ATLAS je jedním ze dvou mnohoúčelových detektorů, jenž byl navržen pro přesná měření vlastností částic, hledání Higgsova bosonu a nové fyziky přesahující teorii Standardního modelu. Experimentu se dostalo celosvětové pozornosti zejména v roce 2012, kdy byl ve spolupráci s experimentem CMS oznámen objev Higgsova bosonu. Od tohoto důležitého objevu jsou jedním z hlavních cílů fyzikálního výzkumu na LHC přesná měření jeho vlastností, jelikož po- tenciální odchylka od předpovědí Standardního modelu může vést k objevu nové fyziky. Předmětem této práce je měření účinných průřezů produkce Higgsova bosonu v rozpadech na pár tau leptonů. Zpracováním dat z proton-protonových srážek o těžišťové energii 13 TeV naměřených v letech 2015 a 2016 jsme pozorovali přebytek signálních případů nad počtem případů z očekávaného pozadí se signifikancí 4.4σ. V kombinaci s daty ze srážek protonů o těžišťové energii 7 a 8 TeV je pozorována signifikance 6.4σ, což představuje pozorování rozpadů H → ττ experimentem ATLAS. Všechny prezentované výsledky jsou v souladu s předpověděmi Standardního modelu. Mimo samotné analýzy uvádím také problematiku časové kalibrace Tile kalorimetru a následné monitorování časové...

The ATLAS experiment is one of the two general-purpose detectors at the Large Hadron Collider (LHC) at the European Organisation for Nuclear Research (CERN) in Switzerland. ATLAS is designed for precision mea- surements of particle properties, the search of the Higgs boson and new physics beyond the Standard Model. The experiment got worldwide atten- tion in 2012, when after the collaborative efforts with the CMS experiment the Higgs boson discovery was announced. After the discovery, the preci- sion measurements of its properties became one of the main objectives of the LHC physics programme, since a potential observation of deviations from the Standard Model predictions might lead to the discovery of new physics. In this thesis, the measurements of the Higgs boson production cross-sections in the H → ττ decay channel are presented. Based on the proton-proton collision data collected at the centre-of-mass energy of 13 TeV in years 2015 and 2016, the signal over the expected background from the other Standard Model processes is established with the observed significance of 4.4σ. Com- bined with the data collected at 7 and 8 TeV, the observed signal significance amounts to 6.4σ, which constitutes a single experiment observation of the H → ττ decays by ATLAS. All presented results are found to be consistent with...