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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/19517 |
| Date | 13 February 2018 |
| Creators | Galler, Peter |
| Contributors | Uwer, Peter, Grojean, Christophe, Plehn, Tilman |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-NC-ND 3.0 DE) Namensnennung - Nicht-kommerziell - Keine Bearbeitung 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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