Improvement on the H→γγ mass measurement by constraining the photon energy scale uncertainty and search for Higgs boson pair production in the bbγγ final state with the ATLAS experiment using the full Run 2 at √s=13 TeV pp collision of LHC - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2022

Improvement on the H→γγ mass measurement by constraining the photon energy scale uncertainty and search for Higgs boson pair production in the bbγγ final state with the ATLAS experiment using the full Run 2 at √s=13 TeV pp collision of LHC

Amélioration de la mesure de la masse du boson de Higgs dans sa désintégration en deux photons en contraignant l'incertitude de l'échelle d'énergie des photons, et recherche de la production de paires de bosons de Higgs dans la désintégration en deux photons et deux quarks b avec le détecteur ATLAS et les données du Run 2 à √s=13 TeV

Abstract

After the Higgs discovery in 2012 by ATLAS and CMS at LHC, precision measurements and Higgs couplings are important for validation of the Standard model (SM), but also for search of new physics Beyond the Standard Model (BSM), as any deviation from the SM prediction can indicate the presence of new physics. This thesis presents a work on the calibration of the ATLAS electromagnetic calorimeter. Using the known lineshape of the Z boson peaked around 91 GeV with a precision of 2×10⁻⁵, the energy response of the calorimeter is calibrated with a energy scale factor and resolution constant term. This work contributes to final calibration recommendation of ATLAS Run 2, which is important for the Higgs mass measurement with H→γγ decay mode. The linearity of the calorimeter is measured, as energy-dependent scale factor, which is afterwards used to constrain the energy scale systematics. The performance of such constraint is tested on the H→γγ mass analysis. The 139 fb⁻¹ Run 2 data is expected to measure the Higgs boson mass with a statistical uncertainty around 125 MeV and a experimental systematic uncertainty around 260 MeV. Benefiting from the constraint with linearity, the experimental systematic uncertainty is reduced by around 1.5. The search for the di-Higgs production probes the Higgs potential and the Higgs self-coupling. This thesis exploits the di-Higgs production via the HH→bbγγ decay with the ATLAS Run 2 data. The observed (expected) limit of the di-Higgs production cross section is set to 4.2 (5.7) times the SM prediction at 95% confidence level. The Higgs self-coupling modifier κλ is constrained to be between -1.5 and 6.7, while the expected constraint is -2.4<κλ<7.7.
Après la découverte du boson de Higgs en 2012 par ATLAS et CMS au LHC, les mesures de précision et le couplage du Higgs sont importants pour la validation du modèle standard (SM), mais aussi pour la recherche de nouvelle physique au-delà du modèle standard (BSM), car toute déviation à la prédiction du SM peut indiquer la présence de nouvelle physique. Cette thèse présente un travail sur l'étalonnage du calorimètre électromagnétique d'ATLAS. En utilisant la masse du boson Z connue, avec une précision de 2×10⁻⁵ autour de 91 GeV, l'énergie du calorimètre est calibrée avec un facteur d'échelle d'énergie et un terme constant de résolution. Ce travail contribue à la recommandation finale du Run 2 d'ATLAS, importante pour la mesure de la masse du Higgs dans sa désintégration en deux photons. La linéarité du calorimètre est mesurée, en tant que facteur d'échelle dépendant de l'énergie, qui est ensuite utilisée pour contraindre la systématique de l'échelle d'énergie. Sa performance est testée sur l'analyse de masse du Higgs avec le canal en deux photons. Les données de 139 fb⁻¹ du Run 2 devraient mesurer la masse du boson de Higgs avec une incertitude statistique d'environ 125 MeV et une incertitude systématique expérimentale d'environ 260 MeV. Bénéficiant de cette contrainte de linéarité, l'incertitude systématique expérimentale est réduite d'un facteur de l'ordre de 1.5. La recherche de la double production de Higgs permet de sonder le potentiel de Higgs et de l'auto-couplage du Higgs. Cette thèse exploite cette double production via la désintégration de HH en bbyy avec les données du Run 2 d'ATLAS. La limite observée (attendue) de la section efficace de production de di-Higgs est de 4,2 (5,7) fois la prédiction SM à un niveau de confiance de 95%. Le modificateur d'auto-couplage de Higgs κλ est contraint entre -1,5 et 6,7, tandis que la contrainte attendue est de -2,4<κλ<7,7.
Fichier principal
Vignette du fichier
113614_GUO_2022_archivage.pdf (24.27 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03827309 , version 1 (24-10-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03827309 , version 1

Cite

Linghua Guo. Improvement on the H→γγ mass measurement by constraining the photon energy scale uncertainty and search for Higgs boson pair production in the bbγγ final state with the ATLAS experiment using the full Run 2 at √s=13 TeV pp collision of LHC. High Energy Physics - Experiment [hep-ex]. Université Paris-Saclay, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPASP096⟩. ⟨tel-03827309⟩
92 View
37 Download

Share

Gmail Facebook X LinkedIn More