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Effects of heavy Higgs bosons in the hadronic production of top-quark pairs including QCD correctionsGaller, Peter 13 February 2018 (has links)
In dieser Disseratation wird eine mögliche Erweiterung des Standardmodells der
Elementarteilchen (SM) im Higgs-Sektor mithilfe von Topquarkpaarproduktion am
Large Hadron Collider untersucht. Insbesondere wird dabei auf das sogenannte
Zwei-Higgs-Duplettmodell eingegangen. Dieses Modell führt mehrere Spin-0
Bosonen (auch Higgsbosonen genannt) zusätzlich zum SM-Higgsboson ein. Dabei
wird in dieser Arbeit von der Annahme ausgegangen, dass diese zusätzlichen
Higgsbosonen schwer genug sind um in ein Top-Antitop-Paar zu zerfallen. Somit
können die experimentellen Signaturen dieser neuen Teilchen mit Hilfe von
Observablen der Topquarkpaarproduktion untersucht werden. Dazu wird die
resonante Erzeugung von schweren Higgsbosonen und deren Zerfall in
Topquarkpaare bis einschließlich Quantenkorrekturen in der nächst-zu-führenden
Ordnung (NLO) in der QCD-Kopplungskonstanten berechnet. Weiterhin wird die
volle Spininformation des Top-Antitop-Paares beibehalten, welche die Analyse
von spinabhängigen Observablen erlaubt. Diese können, insbesondere in Falle von
Top-Antitop-Spinkorrelationen, sehr sensitiv auf Effekte schwerer Higgsbosonen
sein. Dies zeigt sich besonders in Vergleich zu spinunabhängigen Observablen.
Die Sensitivität von spinabhängigen Observablen kann zudem noch durch
entsprechende Schnitte auf den Phasenraum von Top- und Antitopquark verstärkt
werden. In dieser Dissertation wird ein Verfahren vorgestellt, mit dessen Hilfe
sich die Spinkorrelationen identifizieren lassen, welche die größte
Sensitivität auf die Effekte schwerer Higgsbosonen aufweisen. Außerdem wird
durch die Berechnung der Beiträge zur NLO u.a. gezeigt, dass diese Beiträge
wichtig sind um aussagekräftige und robuste Observablen zu definieren. Die
Ergebnisse der NLO, die in dieser Arbeit vorgestellt werden, sind die ersten
ihrer Art für die resonante Erzeugung von schweren Higgsbosonen und deren
Zerfall in Topquarkpaare. / In this dissertation a possible extension of the standard model of particle
physics (SM) in the Higgs sector is investigated using top-quark pair
production at the Large Hadron Collider as a probe. In particular, the
so-called two-Higgs-doublet model (2HDM) is studied. The 2HDM introduces several spin-0
bosons (which are also called Higgs bosons) in addition to the SM Higgs boson.
In this thesis these additional Higgs bosons are assumed to be heavy enough to decay into a
top-antitop quark pair. Thus, the experimental signatures of these new
particles can be studied through observables of top-quark pair production.
To this end the resonant production of heavy neutral Higgs bosons and their decay into
top-quark pairs in calculated up to next-to-leading order corrections in the
QCD coupling constant retaining the full spin information of the top-antitop
pair. This allows to analyse spin dependent observables which can be more
sensitive to effects of heavy Higgs bosons than spin independent ones
especially in the case of top-antitop spin correlations. The additional
application of kinematical cuts on the phase space of top and antitop quarks
can enhance the sensitivity further. In this thesis a method is presented that
can be used to construct the spin correlation which is most sensitive to the
effects of heavy Higgs bosons on top-quark pair production.
Furthermore, it is shown that the next-to-leading order
corrections are required to construct observables which entail robust
predictions. The results for the next-to-leading order in the QCD coupling
constant presented in this thesis were the first ones given for resonant heavy
Higgs production and decay into top-quark pairs.
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Caractérisation du secteur de Higgs et aspects du problème de la saveur / Higgs sector characterization and aspects of the flavor puzzleBernon, Jérémy 16 September 2016 (has links)
Le Modèle Standard (MS) de la physique des particules s’est imposé comme étant la description la plus précise des interactions fondamentales entre les particules élémentaires. La découverte d’un boson de Higgs, avec une masse de 125 GeV, en Juillet 2012 au Large Hadron Collider (LHC), en a marqué sa confirmation définitive. Cependant, de nombreux problèmes observationnels et théoriques sont au coeur du MS, la plupart liés au secteur de Higgs. Etant une particule scalaire, le boson de Higgs souffre de très grandes corrections radiatives, ce qui déstabilise l’échelle électro-faible et mène au problème de hiérarchie. L’un des buts principaux du LHC est d’explorer précisément le secteur de Higgs, afin de caractériser le mécanisme à l’origine de la brisure de la symétrie électro- faible et de tester de possibles solutions au problème de hiérarchie. Le secteur de Higgs est également responsable de la génération des masses des fermions dans le MS, par le biais des couplages de Yukawa. Ces couplages sont extrêmement non génériques et cela mène aux problèmes de la saveur au delà du MS.La première partie de cette thèse se concentre sur la caractérisation précise du secteur de Higgs. En particulier, le code public Lilith est présenté, il permet de dériver des contraintes sur des scénarios de nouvelle physique à l’aide des mesures des propriétés du boson de Higgs en collisionneurs. Une analyse des couplages du boson de Higgs dans le contexte de plusieurs scénarios est ensuite effectuée. Dans la seconde partie, la phénoménologie des modèles à deux doublets de Higgs est étudiée à la lumière des résultats de la première phase du LHC. La limite d’alignement, ainsi que la possible présence de bosons de Higgs légers, sont étudiées en détail. Finalement, dans la dernière partie de cette thèse, l’hypothèse de Violation Minimale de la Saveur est introduite comme une solution potentielle aux problèmes de la saveur au delà du MS. Appliquée au Modèle Standard Supersymétrique Minimal, l’évolution des couplages baryoniques violant la parité R sous le groupe de renormalisation est analysée en détail. / The Standard Model (SM) of particle physics stands as the most successful description of the fundamental interactions between elementary particles. The discovery of a Higgs boson, at a mass of 125 GeV, in July 2012 at the Large Hadron Collider (LHC), marked its ultimate confirmation. However, various observational and theoretical problems lie in the heart of the SM, with the majority of them linked to the Higgs sector. Being a scalar, the Higgs boson is subject to very large radiative corrections and this ultimately leads to the electroweak hierarchy problem. One of the main goals of the LHC program is to precisely probe the Higgs sector, in order to characterize the mechanism at the origin of the breaking of the electroweak symmetry and test possible solutions to the hierarchy problem. The Higgs sector is also responsible for the generation of the fermion masses, as it induces the Yukawa couplings. The SM flavor sector is highly hierarchical and this leads to flavor puzzles in theories beyond the SM.The first part of this thesis is dedicated to the precise characterization of the Higgs sector. In particular, the public tool Lilith is presented, which allows to derive constraints on new physics models based on the Higgs measurements at colliders. It is then used to perform global fits of the Higgs couplings in the context of various scenarios. In the second part, the phenomenology of two-Higgs-doublet models is studied in the light of the results from the first run of the LHC. The so-called alignment limit is explored in detail, as well as the possible presence of light scalar states. Finally, in the last part of this thesis, the Minimal Flavor Violation hypothesis is introduced as a possible solution to the flavor puzzles beyond the SM. Enforcing it in the Minimal Supersymmetric Standard Model, the renormalisation group evolution of the baryonic R-parity violating couplings is then studied in detail.
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