Studium rozpadů Higgsova bosonu na páry tau leptonů s použitím detektoru ATLAS na LHC

Abstract

The analysis of the Higgs boson decay into the pairs of tau leptons H → ττ is presented. In the scope of this thesis, only the tau leptons decaying purely lep- tonically are considered. This analysis is performed using data recorded from the proton-proton collisions at a center-of-mass energy √ s = 13 TeV by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider and correspond to the integrated lumi- nosity of 36.1 fb−1 . The Boosted Decision Trees (BDT) multivariate technique was used in order to provide a classification of events. Datasets considered in this analysis consisted of the triggered, reconstructed and calibrated events. In addition, events had to pass the pre-selection criteria and were separated into four categories. Our main contribution to this analysis is based on developing and incorporating techniques used in the process of BDT training and evaluation. The performed analysis presented in this thesis is blinded. Therefore, the Monte Carlo simulation was used instead of real data in the Maximum Likelihood Fit in order to determine the expected significance. For the H → ττ leptonic channel, the expected signal significance was measured to be 1.16 σ. 1

V rámci tejto diplomovej práce je prezentovaná analýza rozpadu Higgsovho bozónu na dvojicu tau leptónov H → ττ. Uvažované sú len prípady, kde sa oba tauóny rozpadajú leptónovo. K analýze boli použité záznamy prípadov protón-protónových zrážok pri strednej ťažiskovej energii √ s = 13 TeV na Veľkom hadrónovom urýchľovači zaznamenané detektorom ATLAS. Použité dáta zodpovedajú 36.1 fb−1 integrovanej luminozity. Klasifikácia prípadov bola vykonaná použitím multiva- rietnej techniky tzv. Boosted Decision Tree ("urýchlené rozhodovacie stromy"). Dáta, ktoré slúžili ako vstup do našej analýzy prešli tzv. trigger selekciou, rekonštrukciou fyzikálnych objektov a kalibráciou. Uvažované prípady museli ďalej prejsť sériou selekčných podmienok motivovaných kinematikou a topológiou očakávaných signálnych prípadov. Následne boli prípady rozdelené do štyroch uvažovaných kategórií. Hlavný príspevok tejto analýzy je založený na vývoji nových postupov a metód použitých v procese trénovania a vyhodnocovania rozhodovacích stromov. Prezentovaná štúdia je "zaslepená". Z tohto dôvodu bola na výpočet očakávanej signifikancie metódou maximálnej vierohodnosti použitá Monte Carlo simulácia namiesto reálnych dát. Očakávaná signálna signifikancia bola určená v H → ττ rozpadovom kanáli sprevádzanom leptónovými rozpadmi tau...