Zkoumání vlastností Higgsova bosonu v experimentu ATLAS

Abstract

Standardní model elementárních částic předpovídá existenci jednoho neutrálního skalárního Higgsova bosonu. Některé rozšířené teorie (např. MSSM) předpovídají existenci více než jed- noho Higgsova bosonu. Oproti Standardnímu modelu je navíc možná existence pseudoskalárního Higgsova bosonu a též nabitých Higgsových bosonů. V práci se zabýváme možnostmi určení spinu a parity Higgsova bosonu v rozpadech H→ ττ na základě úhlových korelací nabitých finálních produktů z rozpadů H→ τ+ τ− → (h+ ντ )(h− ¯ντ ), H→ τ+ τ− → ( + ντ ¯ν )(π− ¯ντ ) a H→ τ+ τ− → ( + ντ ¯ν )( − ¯ντ ν ), kde h označuje π nebo ρ meson. Dále zkoumáme energet- ické korelace nabitých finálních produktů z těchto rozpadů. Práce se také zabývá možnostmi odlišení signálu (rozpadu Higgsova bosonu) od nejvýznamnějšího pozadí (rozpad Z → ττ), kdy byl uvažován rozpadající se boson se spinem 1. Výpočty jsou prováděny v prvním netriviálním řádu poruchové teorie. 1

The Standard Model of elementary particles (SM) predicts the existence of a neutral scalar Higgs boson. However, there are also extensions of the SM (such as the MSSM) in which a number of Higgs bosons is predicted. Especially the additional presence of pseudoscalar and charged Higgs bosons represents one of the crucial differences between the SM and its exten- sions. This work develops a method for determination of the spin and parity of the Higgs boson in several H → ττ decays, namely: H→ τ+ τ− → (h+ ντ )(h− ¯ντ ), H→ τ+ τ− → ( + ντ ¯ν )(π− ¯ντ ) and H→ τ+ τ− → ( + ντ ¯ν )( − ¯ντ ν ), where h denotes π or ρ meson. The method is based on the angular and energy correlations of charged final products from the decays mentioned above. Additionally, the work studies the possibility of signal (Higgs boson decay) and background (Z → ττ decay) discrimination, when one considers a decaying boson with spin 1. All calcula- tions are done in the leading order of perturbation theory. 1