Rozpad Higgsovho bozónu na dva mióny na Future Circular Collider (FCC)

Abstract

2 Future Circular Collider (FCC) is a 100 km long particle collider to be built around the year 2040 in CERN laboratory. First step is planned to be electron-positron collider (FCC-ee), which would be useful for high accuracy measurement of Standard Model, especially Higgs sector. Potential deviations from Standard Model predictions might indicate new physics beyond Standard Model. The main goal of this thesis was to determine the mass peak of the Higgs boson by reconstructing its invariant mass from various decay channels and comparing their resolution. Using recoil mass method, we tried to enhance accuracy of Higgs boson mass determination. In this thesis we analysed simulated data from Monte Carlo generator PYTHIA. The simulated process involved an electron-positron collisions at a center of mass energy of 240 GeV, producing a Higgs boson in association with a Z boson. We reconstructed the mass distribution of the Higgs boson using several decay channels. By comparing the results of direct reconstruction with the recoil mass method, we demonstrated significant improvement in mass resolution.

1 Future Circular Collider (FCC) je plánovaný budoucí téměř 100 km dlouhý urychlovač, který by mohl být vybudovaný kolem roku 2040 v laboratoři CERN. Jako první krok je plánován elektron-pozitronový urychlovač (FCC-ee), s pomocí kterého bychom provedli velmi přesná měření Standardního modelu, především Higgsova sektoru. Případné odchylky od předpovědí Standardního modelu by poukazovali na novou fyziku za Standardním modelem. Hlavním cílem této práce bylo zrekonstruování hmotnostního píku Higgsova bosonu pomocí rekonstrukce jeho invariantní hmotnosti z různých rozpadových kanálů a porovnání jejich přesnosti. Metodou recoil mass jsme se pokusili zlepšit přesnost určení hmotnosti Higgsova bosonu. V práci jsme analyzovali simulované údaje z Monte Carlo generátoru PYTHIA. Simulovaná byla elektron-pozitronová srážka při těžišťové energii 240 GeV, jejíž produktem byl Higgsův boson spolu se Z bosonem. Hmotnostní rozdělení Higgsova bosonu jsme zrekonstruovali pomocí různých rozpadových kanálů. Porovnáním výsledků přímé rekonstrukce s metodou recoil mass jsme prokázali výrazné zlepšení přesnosti.