Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2003. / Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xxii, 166 p.; also includes graphics (some col.) Includes bibliographical references (p. 163-166). Available online via OhioLINK's ETD Center

No description available.

This thesis presents a measurement of the mass, natural width, and signal strength, defined as the yield normalized to the Standard Model prediction, of the Higgs boson in the \(H \rightarrow ZZ^{(*)} \rightarrow 4l\) decay channel using an approach which utilizes event-by-event detector response information. The measurement is performed on p-p collision data recorded by the ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider. The data corresponds to an integrated luminosity of \(25 fb^{-1}\) with center-of-mass energies of 7 TeV and 8 TeV. The measured mass of the Higgs boson is \(m_H = 124.57_{-0.43}^{+0.48} GeV\). The signal strength was estimated at \(\mu = 1.76_{-0.37}^{+0.46}\). Finally, the natural width of the Higgs was determined to be < 2.6 GeV with 95% confidence. The event-by-event approach used in this analysis involves the parameterization of the behavior of single leptons in the ATLAS detector and the convolution of a mass response with the Higgs truth distribution to derive the reconstruction level signal model. / Physics

After a long history of searches, a Higgs boson H was discovered by the ATLAS and the CMS experiments at the Large Hadron Collider (LHC) in 2012. Its properties fit well the ones predicted by the Standard Model (SM) of particle physics. However, the SM can not explain other established properties of Nature, such as the existence of Dark Matter. For this reason, models beyond the SM should be considered. Such models often predict the existence of several Higgs bosons and this thesis explores some of those models. In particular, the possibility to discover a charged Higgs boson, which would be a clear sign of physics beyond the SM, is studied. A commonly studied extension of the SM is the framework of two-Higgs-doublet models (2HDMs), where there are five Higgs bosons. By confronting the parameter spaces of some 2HDMs with publically available data from the LHC, the prospects for finding the 2HDM Higgs bosons is presented through the calculation of production cross sections and decay branching ratios in various channels. A new kind of 2HDM, called the Stealth Doublet Model is presented and the properties of the Higgs bosons are studied. In this model, it is shown that in particular the properties of the charged Higgs boson H± have new features not exhibited in earlier studied models. Within the parameter space compatible with the LHC results, the production cross section for H± can be sizeable enough to be experimentally observed. Finally, the discovery prospects at the LHC, for a H± in the pp → tH± process, with the decays H± → HW± and H → bb, is studied in various models beyond the Standard Model. It is shown that for the supersymmetric models, this channel is beyond the discovery reach of the LHC. In some of the other studied models, in particular the Aligned 2HDM, the situation is improved and the channel is feasible.

Le thème des analyses présentées dans ce document est la mesure des propriétés du boson de Higgs se désintégrant dans le mode H→ZZ→4l dans l'expérience ATLAS au CERN. Le document commence par un résumé détaillé concernant la procédure d'étalonnage des électrons: l'algorithme de combinaison trace-cluster améliore la résolution en énergie (surtout pour les électrons ayant une faible énergie transverse) en exploitant les informations du cluster et de la trace dans un ajustement par maximum de vraisemblance. L'amélioration en résolution est approximativement de 18-20% pour les désintégrations du J/Ψ en di-électrons, et 3% pour Z→ee. Par la suite, la combinaison E-p est appliquée au canal H→ZZ→4l avec électrons dans l'état final permettant d’obtenir un gain modéré sur la distribution de la masse invariante (4-5%). En deuxième lieu, la masse du boson de Higgs et sa largeur sont estimées, en particulier afin de comprendre les effets apportés par l'utilisation de l'algorithme de combinaison trace-cluster. La masse a été calculée en se servant d'un ajustement à deux dimensions appliqué sur la masse invariante m4l et un score de discrimination du signal contre le bruit de fond ZZ*. Cette discrimination est obtenue en exploitant les corrélations angulaires dont les distributions sont sensibles au spin et à la parité du boson de Higgs. L’étude sur la largeur du boson est ensuite détaillée : les résultats sont basés sur une approche qui vise à contraindre cette largeur en analysant la région de haute masse m4l où le boson de Higgs se comporte comme un propagateur. La section efficace au pic de la résonance (« on-shell ») dépend de la largeur totale du boson de Higgs, ce qui n’est pas le cas pour la production dans la région de haute masse (« off-shell »). Par conséquent, des limites indirectes sur la largeur peuvent être déterminées en combinant les régions « on-shell » et « off-shell ». Une limite à 6.7 fois la largeur Higgs ΓSMH est obtenue via le canal 4l. En combinant la mesure « on-shell » avec tous les canaux de désintégration étudiés (notamment ZZ→4l, ZZ→2l2ν and WW→lνlν), les résultats aboutissent à une limite observée (attendue) sur la largeur totale de 22.7 (33.0) MeV. La dernière partie de ce travail de thèse est consacrée à l'analyse sur la largeur du boson de Higgs en quatre leptons à haute (High-Luminosity LHC) luminosité intégrée (respectivement 300 fb⁻¹ et 3000 fb⁻¹) : il s’agit d’une étude extrapolant à √s =14 TeV les techniques utilisées pour l’analyse à 8 TeV (Run 1). / The theme of the analyses presented in this Thesis is the measurement of the Higgs boson properties in the H→ZZ→4l decay channel with the ATLAS experiment at the LHC. A detailed overview on the electron calibration process is first presented. In this regard, the track-cluster combination algorithm is found to improve the energy resolution of low ET electrons by exploiting both track and cluster information into a maximum likelihood fit. The improvement in resolution is approximately 18-20% for J/Ψ dielectron decays, and of the order of 3% for Z→ee events. In addition, the E-p combination algorithm has also been applied to the H→ZZ→4l channel with electrons in the final state resulting in a non-negligible gain on the invariant mass distribution (4-5%). Secondly, the Higgs mass and its total width are evaluated in the H→ZZ→4l channel. The Higgs mass is measured in the 4l decay channel with particular interest on the beneficial effects brought by the improved electron calibration and the track-cluster combination. The mass on the full 2011 and 2012 datasets is worked out with a 2-dimensional fit on the invariant mass of the 4 lepton final state, m4l, and on a boosted decision tree (BDT)-based output conceived against the main ZZ irreducible background and constructed on variables that are sensitive to the Higgs boson spin-parity state. Regarding the Higgs width, results are based on a relatively recent approach aimed at indirectly constraining the Higgs boson width by exploiting the m4l high-mass region where the Higgs boson acts as a propagator. The Higgs production cross section in the on-shell m4l region, where the Higgs boson is a resonance, depends on the total Higgs width, whereas this is not the case for the high mass m4l (off-shell). Limits on the Higgs width can be therefore set when merging the off-shell results with the on-shell ones. A limit of ∼ 6.7 times ΓSMH is obtained in the four lepton channel. Secondly, by combining with the on-shell measurement and using all the decay channels in the analysis, i.e. ZZ→4l, ZZ→2l2ν and WW→lνlν, the results lead to an observed (expected) 95% C.L. upper limit on the Higgs boson total width of 22.7 (33.0) MeV (4.2 MeV is the Standard Model predicted Higgs width at mH=125 GeV).The last section of the thesis is devoted to the evaluation of the Higgs width at √s=14 TeV in the high luminosity scenario (High Luminosity LHC), 300 fb⁻¹ and 3000 fb⁻¹, by employing the same techniques exploited in the previous Run 1 analysis at √s=8 TeV.

In this paper the higgs mechanism for the standard model is constructed in steps. First by considering spontaneous breaking of discrete and continuous global gauge invariance. Then spontaneous breaking of local gauge invariance. These results are then used to construct the electroweak part of the standard model through application of the higgs mechanism. Finally, the LQT-upper bound of 1 TeV for the higgs mass is calculated through unitarity constraints. / I denna artikel konstrueras higgsmekanismen i standardmodellen stegvis. Först genom att beakta spontant symmetribrott av diskreta samt kontinuerliga globala gaugeinvarianser. Därefter spontant symmetribrott av lokala gaugeinvarianser. Dessa resultat används sedan för att konstruera den elektrosvaga delen av standardmodellen genom tillämpning av higgsmekanismen. Slutligen beräknas en övre gräns för higgsmassan, den så kallade LQT-gränsen, via unitaritetsbegränsingar.

Le sujet de cette thèse est la recherche du boson de Higgs du Modèle Standard par sa désintégration en quatre leptons avec l’expérience ATLAS au CERN. La théorie qui prédit le boson du Higgs est présentée et les contraintes de la théorie et des recherches directes et indirectes sont citées. L’expérience ATLAS et ses composants sont décrits et le Système de Contrôle du Détecteur pourle fonctionnement et la surveillance des blocs d’alimentation des chambres à tubes de dérive est détaillé. La reconstruction et l’identification des électrons et des muons sont résumées. Des études de performance sur les taux de faux muons, sur l’effet d’empilement sur l’isolation des muons, et sur l’efficacité de l’isolation et du paramètre d’impact des muons sont présentées. L’analyse de la désintégration de Higgs en quatre leptons est détaillée en mettant l’accent sur l’estimation du bruit de fond, les méthodes employées et les régions de contrôle utilisées. Les résultats de la recherche avec les données de 2011 à √s = 7TeV sont présentées, qui ont conduit à l’indication de l’observation du boson de Higgs. L’optimisation réalisée pour la recherche d’un boson de Higgs de basse masse est décrite et l’effet sur les données de 2011 sont présentés. L’analyse est effectuée avec les données de 2011 à √s = 8TeV collectées jusqu’au juillet et les résultats sont présentés, incluant la combinaison avec les données de 2011. Ces derniers résultats ont conduit à l’observation d’une nouvelle particule compatible avec le boson de Higgs du Modèle Standard. / The subject of this thesis is the search for the Standard Model Higgs boson through its decay into four leptons with the ATLAS experiment at CERN. The theory postulating the Higgs boson is presented and the constraints of the theory and direct and indirect searches are quoted. The ATLAS experiment and its components are described and the Detector Control System for the operation and monitoring of the power supplies of the Monitored Drift Tubes is detailed. The electron and muon reconstruction and identification are summarized. Studies on the muon fake rates, on the effect of pileup on the isolation of the muons, and on muon efficiencies of the isolation and impact parameter requirements are presented. The analysis of the Higgs decay to four leptons is detailed with emphasis on the background estimation, the methods employed and the control regions used. The results of the search using the 2011 √s= 7TeV data are presented which have led to hints for the observation of the Higgs boson. The optimization performed for the search of a low mass Higgs boson is described and the effect on the 2011 data are shown. The analysis is performed for the 2012 √s = 8TeV data collected up to July and the results are presented, including the combination with the 2011 data. These latest results have led to the observation of a new particle consistent with the Standard Model Higgs. / Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η αναζήτηση για το μποζόνιο Higgsτου Καθιερωμένου Προτύπου μέσω της διάσπασης του σε τέσσερα λεπτόνια, με το πείραμα ATLAS στο CERN. Παρουσιάζεται η θεωρία που προβλέπει το μποζόνιο Higgs και παρατίθενται οι περιορισμοί της θεωρίας και των άμεσων και έμμεσων αναζητήσεων του μποζονίου. Περιγράφονται το πείραμα ATLAS και τα επιμέρους στοιχεία του καθώς επίσης και το Σύστημα Ελέγχου Ανιχνευτή για τη λειτουργία και την παρακολούθηση του συστήματος τροφοδοσίας τάσης για τους Θαλάμους Ολίσθισης. Η ανακατασκευή και ταυτοποίηση των ηλεκτρονίων και των μιονίων συνοψίζονται. Παρουσιάζονται μελέτες για το ποσοστό των μιονίων που προέρχονται από διασπάσεις άλλων σωματιδίων, για την επίδραση των πολλαπλών αλληλεπιδράσεων σε κάθε σύγκρουση στην απομόνωση των μιονίων, καθώς και για την αποτελεσματικότητα των κριτηρίων επιλογής σχετικά με την απομόνωση και την παράμετρο κρούσης των μιονίων. Η ανάλυση της διάσπασης του Higgs σε τέσσερα λεπτόνια περιγράφεται λεπτομερώς με έμφαση στην εκτίμηση των διαδικασιών υποβάθρου, στις μέθοδους που εφαρμόζονται και στις περιοχές ελέγχου που χρησιμοποιούνται. Τα αποτελέσματα της αναζήτησης με τη χρήση των δεδομένων του 2011 σε √s = 7 TeV παρουσιάζονται τα οποία οδήγησαν σε υποδείξεις για την παρατήρηση του μποζονίου Higgs. Περιγράφεται η αναθεώρηση των κριτηρίων επιλογής για την αναζήτηση μιας χαμηλής μάζας μποζονίου Higgs και παρατίθεται η επίδραση της στα δεδομένα του 2011. Η ανάλυση διεξάγεται για τα δεδομένα του 2012 σε √s = 8 TeV που συλλέχθηκαν μέχρι τον Ιούλιο και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται, συμπεριλαμβανομένου του συνδυασμού με τα δεδομένα του 2011. Τα τελευταία αποτελέσματα έχουν οδηγήσει στην παρατήρηση ενός νέου σωματιδίου συμβατό με το μποζόνιο Higgsτου Καθιερωμένου Προτύπου.

In this project a recent model of inflation in which the Standard Model Higgs field with a nonminimal coupling to gravity takes on the role of the inflaton field is investigated. The tensor to scalar ratio, spectral index and the running of the spectral index  is calculated for a tree level analysis and compared with the Planck experiment. The value of the nonminimal coupling constant $\xi$ is estimated by obtaining a relation between the amplitude of scalar perturbations and the Higgs mass, it is found that $\xi \sim 10^4$. The basic aspects of how the results are modified through quantum corrections and what the consequences of the nonminimal coupling are for the effective field theory description is discussed. It is found that a tree level analysis yields predictions which are inside the allowed regions of the cosmological parameters given by the Planck experiment. The large value of the nonminimal coupling leads to unitarity problems for this model of inflation.  However quantum effects will have a significant effect and how they modify the results of the tree level analysis is what decides if Higgs inflation is a viable theory. / I detta projekt undersöker vi en modell av kosmisk inflation där Higgsfältet med en ickeminimal koppling till tyngdkraften är mekanismen bakom inflation. Vi utför en klassisk analys och beräknar modellens föresägelser för ett antal kosmologiska parametrar som jämförs med Planck experimentet. Vi uppskattar värdet på den ickeminimala kopplingen $\xi$ och finner att $\xi \sim 10^4$. De grundläggande aspekterna bakom kvantanalysen samt vad effekten av den ickeminimala kopplingen har på beskrivningen i termer av en effektiv fältteori diskuteras. Vi finner att en klassisk analys ger förutsägelser som passar väl med Planckexperimentet men att den ickeminimala kopplingen leder till unitaritetsproblem för denna modell av inflation. Kvanteffekter kan dock ha en avsevärd effekt på resultat och en utförlig analys som tar dem till hänsyn krävs för att avgöra om Higgsinflation är en möjlig modell för inflation.

No description available.