Even though the Standard Model of particle physics represents one of the triumphs of modern physics and seems to predict the outcome of any collision experiment, it has several shortcomings and therefore needs to be extended. After the discovery of the Higgs boson, one of the main aims of experimental particle physics is to probe the Standard Model for measurements that deviate from predictions, as this would imply new physics. The Large Hadron Collider (LHC) at CERN is undergoing a High Luminosity upgrade, expected to be completed in 2027. The upgrade will make it possible to study processes that currently are too rare to observe. One such process is di-Higgs boson (HH) production. It is a particularly interesting process since it is a function of the Higgs boson self coupling and thus serves as a way to measure this parameter. Even though HH production is not expected to be observed until High Luminosity LHC is operational, HH is already an active research area with several ongoing analyses. In order to estimate the significance of the result of an analysis it is crucial to have good knowledge and understanding of its uncertainties. In this thesis the theoretical uncertainties of the Stockholm ATLAS group's ZH-->bbyy analysis is investigated. ZH is an ideal stepping stone for the HH analysis as ZH has a larger cross section and similar experimental signature compared to HH. Furthermore, HH->bbyy is one of the most competitive HH final states and Z-->bb and H-->yy have already been separately measured. Therefore an observation of ZH-->bbyy at the expected rate can be used to validate the HH-->bbyy result. To estimate the theoretical uncertainties, a general method was developed and integrated into the pre-existing Stockholm ATLAS' ZH-->bbyy analysis framework. The recipe for the uncertainty calculations was taken from the PDF4LHC group and standard ATLAS prescriptions. The PDF uncertainty is estimated by summing in quadrature the contributions from each of the sources of uncertainty, provided with the PDF set by the authors. The alpha_S uncertainty is estimated by calculating the result of varying alpha_S within its uncertainty of 0.1180 +- 0.0015. To estimate the QCD-scale uncertainty a 7-point scale variation is performed and the uncertainty is computed by taking the mean of the largest and smallest yield difference, as compared to nominal QCD scale. The result of the investigation is a PDF uncertainty that ranges between about 5 and 40 percent, the alpha_S uncertainty ranges between about 0.2 and 1.6 percent and the QCD-scale uncertainty ranges between 1 and 7 percent. / Efter upptäckten av Higgsbosonen har ett av huvudmålen inom experimentell partikelfysik varit att försöka hitta områden där förutsägelser från Standardmodellen, den ledande teorin inom partikelfysik, avviker från experimentella data. Anledningen till att man är intresserad av detta är att sådana observationer skulle kunna ge ledtrådar till var man ska leta efter ny fysik. Trots att Standardmodellen är en av de mest framgångsrika teorier inom naturvetenskapen så har den sina tillkortakommanden och behöver därför utvidgas. I CERN genomgår just nu Large Hadron Collider (LHC) en uppgradering för att utöka luminositeten, det vill säga antalet kollisioner i acceleratorn. Uppgraderingen beräknas vara färdig 2027 och kommer göra det möjligt att studera processer som just nu är för ovanliga för att kunna observeras. En viktig sådan process är produktionen av två Higgsbosoner (HH), då denna process gör det möjligt att mäta hur starkt Higgsbosonen kopplar till sig själv. Trots att vi förmodligen inte kommer att kunna observera HH förrän uppgraderingen av LHC är färdig så har arbetet med HH-analysen redan påbörjats. I den här rapporten undersöker vi de teoretiska osäkerheterna i ATLAS Stockholmsgrupps ZH-->bbyy-analys. Anledningen till att det är just ZH som undersöks är att ZH är en mycket bra språngbräda för HH eftersom ZH produktion har ett större tvärsnitt och en liknande experimentell signatur. För att uppskatta de teoretiska osäkerheterna har vi utvecklar en metod, baserad på PDF4LHC-gruppens rekommendationer, som vi integrerat i ATLAS Stockholmsgrupps ZH-->bbyy-analysramverk. Resultet av vår undersökning är att PDF-osäkerheten ligger mellan ungefär 5 och 40 procent, osäkerheten i alpha_S ligger mellan ungefär 0.2 och 1.6 procent medan QCD osäkerheten ligger mellan ungefär 1 och 7 procent.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-307108 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Gisslén, Jonatan |
| Publisher | KTH, Fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:365 |
Page generated in 0.0022 seconds