在ATLAS实验上通过双光子衰变道寻找希格斯玻色子

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ihuangda
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在过去的四十年里,标准模型是粒子物理中用于表述自然界中物质的最基本组成粒子以及它们之间相互作用的最成功的理论之一。希格斯玻色子作为在标准模型中可以用希格斯机制来解释基础粒子质量起源的重要粒子之一,也是LHC上的ATLAS与CMS实验中一直致力寻找,并最早公布它存在的粒子。对于H→γγ衰变道来说,光子能量刻度是非常重要的。因为对于该衰变道,本底可以被很大压制,而双光子的不变质量可以被很好的重建。两个末态光子能量的测量精确程度直接影响到双光子不变质量重建的准确性。  本文进行了用三种方法对光子能量刻度的工作:第一种是方法是φ方向上的内部刻度。该方法基于在给定η范围内,给定类型的粒子的能量在φ方向上均匀分布这一理论期望。x2方法被应用于改刻度中。该刻度在ATLAS实验上首次使用。第二种光子能量刻度是预取样层的能量刻度。该刻度基于光子电子在预取样层的沉积能量与在量能器的第一层和第二层的沉积能量之比之间具有的关联性。这种刻度提高了测量电子光子在预取样层的沉积能量的精确性。第三种光子能量刻度使用了多变量分析方法,并采用了表述光子簇团性质的各个变量作为输入变量来改进光子的重建能量。所选的光子根据它们的转变情况,η及能量分布被划分成几百个格子,以此来提高刻度的精确性。多变量方法中的分类与回归技术均用于该刻度中。本论文同时进行了将该刻度的结果应用于H→γγ分析的工作。另外,本文进行了在ATLAS实验上H→γγ衰变道中寻找Higgs粒子的研究。对应的研究数据为ATLAS在2011年获取的对撞质心能量为7TeV且积分亮度为4.7 fb-1的数据,加上在2012年获取的对撞质心能量为8 TeV且积分亮度为21 fb-1的数据。在H→γγ分析中,为了提高测量敏感度,根据选中的事例的特性将它们分为14个类。本论文还进行了采用多变量分析方法改进针对VBF过程的分类的工作。而这项关于VBF的研究结果对H→γγ最终的统计结果的影响也在本论文中给出。将多变量分析刻度的结果应用于H→γγ分析中,最大的观测显著性为7.70σ,位于希格斯粒子质量为126.5 GeV处。信号强度的最优拟合值为1.71+1.30-0.30,位于希格斯粒子质量为125.5 GeV处。将VBF的多变量分析结果应用于H→γγ分析中,最大的观测显著性为7.61σ,位于希格斯粒子质量为127.0 GeV处。信号强度的最优拟合值为1.65+0.35-0.33,位于希格斯粒子质量为126.0 GeV处。对比于2013年4月得到的官方统计结果:最大的观测显著性为7.4σ,位于希格斯粒子质量为126.8GeV处。信号强度的最优拟合值为1.65+0.24-0.24(stat)+0.25-0.18(syst),位于希格斯粒子质量为126.5 GeV处。此外,本文进行了在高能级触发上自动化监测数据质量的一系列工作。在线触发的算法选取对整个实验物理结果起着至关重要的作用,因为它决定了质量非优的数据是否能用于物理分析中,由此影响最终分析结果的误差大小。
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