Pirmais ieskats Higsa bozona īpašību mērījumos zelta kanālā izmantojot 13.6 TeV protonu-protonu sadursmju datus CMS eksperimentā CERN

Abstract

Higsa bozona eksistence tika eksperimentāli pierādīta CERN 2012. gadā. Lai pārliecinātos, vai Higsa bozons tiešām ir tā pati daļiņa, ko paredz Standartmodelis, nepieciešami augstas precizitātes Higsa bozona īpašību mērījumi. Viens no veidiem, kā izpētīt šīs īpašības, ir Higsa bozona sabrukšanas režīms H -> ZZ* -> 4l, ko bieži sauc par "zelta kanālu". Šajā analīzē izmantotie dati uzņemti CMS detektorā LHC trešajā datu vākšanas periodā, Run 3, masas centra enerģijā √s = 13,6 TeV, izmantojot datus, kas uzņemti 2022. gadā. Šajā darbā tiek izmantota aizklātā analīze kā veids, kā izpētīt Higsa bozona īpašības zelta kanālā, izfiltrējot visus notikumus ar četru leptonu invarianto masu diapazonā [115; 130] GeV. Analīzes rezultāti liecina par labu saderību ar Standartmodeļa prognozēm, ko apstiprina arī invariantās masas grafika salīdzinājums ar CMS publikāciju. Šīs analīzes ietvaros tika pētītas arī ECAL noplūdes sekas 2022. gadā. Tika konstatēts, ka atšķirības starp pre-EE un post-EE MC simulācijas paraugiem ir nelielas, taču pietiekami nozīmīgas, lai būtu nepieciešams sadalīt 2022. gada datus divās daļās.

The existance of the Higgs boson was experimentally proven at CERN in 2012. To make sure that the Higgs boson is really the same particle that the Standard Model predicts, it must be proven by high precision measurements of its properties. One of the ways to research these properties is the Higgs boson decay mode H -> ZZ* -> 4l, often called the “golden channel”. The data used in this analysis is recorded by the CMS detector in Run 3 of the LHC, at center-of-mass energy √s=13.6 TeV, using all data recorded in 2022. This thesis uses blinded analysis as a way to research the Higgs boson properties in the golden channel, while filtering out out all events with the four lepton invariant mass in the range [115; 130] GeV. The results of the analysis shows good compatibility with Standard Model predictions when comparing data points to Monte Carlo simulation, which is also confirmed by comparing the invariant mass plot to CMS publication. As a part of this analysis, the effects of the ECAL leak in 2022 were also studied. The differences between pre-EE and post-EE MC simulation samples were found to be small, but significant enough to make it necessary to divide 2022 data into two parts.