Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Δ. Φασουλιώτης, Χρ. Κουρκουμέλη, Α.Μανουσάκης
Περίληψη:
Η παρούσα εργασία αφορά τη μελέτη του υποβάθρου για τη διαδικασία H4l, με
δεδομένα που πάρθηκαν το έτος 2010 από το πείραμα ATLAS
Αρχικά παρουσιάζεται μια συνοπτική θεωρητική εισαγωγή, σχετική με την εύρεση
του μποζονίου Higgs. Ξεκινώντας από το Καθιερωμένο Πρότυπο πριν το σπάσιμο της
ηλεκτρασθενους συμμετρίας, περιγράφεται η ανάγκη ύπαρξης του μποζονίου για την
ολοκλήρωση αυτής της θεωρίας. Στη συνέχεια δίνονται οι δυνατοί μηχανισμοί
παραγωγής του, με έμφαση στην παραγωγή στον LHC. Ο κύριος μηχανισμός είναι το
gluon-gluon fusion για τον οποίο δίνονται τα branching ratios. Η ευαισθησία
εύρεσης, για όλα τα πιθανά κανάλια διάσπασης και συγκεκριμένα για το κανάλι H
ZZ4l εκθέτονται στο τέλος του πρώτου κεφαλαίου.
Στο δεύτερο κεφάλαιο, περιγράφεται η λειτουργία του LHC, ως συγκρούστη
προτωνιών και δίνεται μια συνοπτική εισαγωγή για τα πειράματα τα οποία
λαμβάνουν χώρα. Τα τελευταία περιλαμβάνουν το ATLAS, CMS, ALICE, LHCb, TOTEM,
LHCf.
Για τον ανιχνευτή ATLAS, του οποίου τα δεδομένα χρησιμοποιήσαμε, περιγράφεται
σε ξεχωριστό κεφάλαιο. Παραθέτεται η λειτουργία των επί μέρους τμημάτων του,
εσωτερικός ανιχννευτής, καλοριμετρα, συστήματα μιονίων και μαγνήτες. Ο τρόπος
με τον οποίο λαμβάνονται τα δεδομένα, καθώς και ο trigger ολοκληρώνουν την
περιγραφή της λειτουργίας του πειράματος, λήψης και αποθήκευσης πειραματικών
δεδομένων.
Το τελευταίο μέρος της εργασίας είναι η ανάλυση των πραγματικών δεδομένων. Η
ανακάλυψη του μποζονίου Higgs του Καθιερωμένου Προτύπου αποτελεί έναν από τους
σημαντικότερους στόχους του ερευνητικού προγράμματος του LHC. Στην έρευνα δια
μέσου της διάσπασης Higgs->ZZ(*)->4l, όπου l=e,μ, κυρίαρχο υπόβαθρο είναι
η μη συντονισμένη παραγωγή ΖΖ(*), αλλά σημαντική συνεισφορά έχουν και τα
μειώσιμα υπόβαθρα Z+QQ (Q=b,c), Z+light jets και ttbar που οδηγούν σε τελικές
καταστάσεις τεσσάρων λεπτονίων.
Για την περιοχή μαζών ΜΗ>180GeV, τα δύο μποζόνια Ζ που προκύπτουν από τη
διάσπαση του Higgs είναι on-shell και από τα κριτήρια επιλογής επιβιώνει μόνο
το το ΖΖ4l συστατικό. Αντίθετα, σε μικρές περιοχές μαζών, όπου η διάσπαση του
ενός Ζ είναι off-shell, η συνεισφορά των μειώσιμων υποβάθρων είναι σημαντική
και πρέπει να περιορισθεί σε ένα ασφαλές επίπεδο.
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται μια μέθοδος εκτίμησης του υποβάθρου Z+μμ,
όπου Ζμ+μ- ή Ζe+e-, με τη χρήση των 43 pb-1 δεδομένων που ελήφθησαν το 2010
από το πείράμα ATLAS. Κατάλληλα διαμορφωμένα δείγματα ελέγχου επιτρέπουν τη
σύγκριση των πραγματικών δεδομένων με την πρόβλεψη του Καθιερωμένου Προτύπου.
Λόγω έλλειψης στατιστικής, η κατάσταση Ζ+μ μελετήθηκε και επέτρεψε μια ποιοτική
σύγκριση ανάμεσα στα πραγματικά δεδομένα και τις προσομειώσεις .
Μετρήθηκε το Ζ+heavy quark υπόβαθρο στις τελικές καταστάσεις, καθώς και η
απόδοση των κριτηρίων επιλογής που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση για την
ανακάλυψη του Higgs.
Λέξεις-κλειδιά:
ΑΤΛΑΣ, Πείραμα, Μποζονιο, Χιγκς, Σερν
