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Search for Higgs boson pair production in the bbWW final state with leptonic W boson decays at the CMS experiment
2024
Dissertation, RWTH Aachen University, 2024
Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
Genehmigende Fakultät
Fak01
Hauptberichter/Gutachter
;
Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-02-16
Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-01878
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/979839/files/979839.pdf
Einrichtungen
Projekte
Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
CMS (frei) ; Higgs boson (frei) ; data analysis (frei) ; deep learning (frei) ; particle physics (frei)
Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530
Kurzfassung
In dieser Arbeit wird eine Suche nach der Higgs Boson Paarproduktion im HH -> bbW+W- Zerfallskanal vorgestellt, bei dem beide W-Bosonen leptonisch zerfallen. Die Suche verwendet Daten aus Proton-Proton Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von \sqrt{s} = 13 TeV am LHC. Insgesamt werden Daten, gesammelt vom CMS Experiment, analysiert, die einer integrierten Luminosität von 138 fb-1 entsprechen. Die größte Herausforderung der vorgestellten Analyse ist die geringe Menge an erwarteten Signalereignissen im Vergleich zur großen Menge an Untergrundereignissen. Dieses Ungleichgewicht der erwarteten Ereigniszahlen erfordert eine gut verstandene Modellierung der Untergrundprozesse. Eine dedizierte deep learning basierte Analysestrategie wird benutzt, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Außerdem werden neuartige Rechentechnologien benutzt, um eine nachhaltige und effiziente Analyse zu ermöglichen. Es sind keine Hinweise auf die Produktion von Higgs Boson Paaren gefunden worden. Die oberen Ausschlussgrenzen der Signalstärkemodifikatoren für den inklusiven und den HH(VBF) Produktionsmodus werden bei 19(27) und 385(424) bei 95% CLs beobachtet (erwartet). Die Selbstkopplung des Higgs Bosons (kl) und die direkte Kopplung zwischen zwei Higgs Bosonen und zwei Vektorbosonen (k2V) werden gemessen zu kl = 3.17 (+6.19) (-6.15) und k2V = 1.04 (+1.56) (-1.53). Darüber hinaus sind die beide Kopplungen mit beobachteten (erwarteten) Ausschlussgrenzen in den Bereichen -8.64 <= kl <= 15.21 (-11.43 <= kl <= 17.83) und -1.71 <= k2V <= 3.84 (-2.22 <= k2V <= 4.37) eingeschränkt. Diese Messungen weichen nicht von den Erwartungen des SM ab und repräsentieren die bisher stricktesten Ergebnisse im HH -> bbW+W- Zerfallskanal.This thesis presents a search for Higgs boson pair production in the HH -> bbW+W- decay channel where both W bosons decay leptonically. The search uses data from proton-proton collisions at a center-of-mass energy of \sqrt{s} = 13 TeV at the LHC. In total, data collected by the CMS experiment corresponding to an integrated luminosity of 138 fb-1 are analyzed. The biggest challenge of the presented analysis is the small amount of expected signal events compared to the large amount of background events. This imbalance of expected events requires a well understood modelling of the background processes. A dedicated deep learning based analysis strategy is used to tackle these challenges. In addition, novel computing technologies are leveraged to enable a sustainable and efficient analysis. No evidence for the production of Higgs boson pairs is found. Upper exclusion limits on the inclusive signal strength modifier are observed (expected) to be 19 (27), and 385 (424) on the HH(VBF) signal strength modifier at 95% CLs. The Higgs boson self-coupling (kl) and the direct coupling between two Higgs bosons and two vector bosons (k2V) are measured to be kl = 3.17 (+6.19) (-6.15) and k2V = 1.04 (+1.56) (-1.53). In addition, both couplings are constrained with observed (expected) exclusion limits in the range of -8.64 <= kl <= 15.21 (-11.43 <= kl <= 17.83) and -1.71 <= k2V <= 3.84 (-2.22 <= k2V <= 4.37). These measurements do not deviate from the expectation of the SM, and mark the strictest results in the HH -> bbW+W- decay channel to date.
OpenAccess: 
PDF
(additional files)
Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis
Format
online
Sprache
English
Externe Identnummern
HBZ: HT030693874
Interne Identnummern
RWTH-2024-01878
Datensatz-ID: 979839
Beteiligte Länder
Germany
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