Study of the Higgs boson production in association with two top quarks and its subsequent decay to a bbar pair with the CMS detector at the CERN LHC

Η τρέχουσα διατριβή, αφορά την μελέτη της διεργασίας ttH, H → bb με μια νέα μέθοδο η οποία ανακατασκευάσει τη μάζα του μποζόνιου Higgs με σάρωση του δισδιάστατου επίπεδου των μαζών των top και W και τον υπολογισμό του πιο πιθανού σημείου αναφορικά με τις συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας για τις αλληλεπιδράσεις πρωτονίου-πρωτονίου. Η τελική κατάσταση του συστήματος όταν τα t κουάρκς διασπώνται λεπτονικά, αποτελείται από δύο λεπτόνια, τέσσερις αδρονικούς πίδακες, και ελλείπουσα εγκάρσια ενέργεια. Το κύριο υπόβαθρο το οποίο προέρχεται από γεγονότα ζεύγους t και t̄ σωματιδίων προσδιορίζεται με μια νέα μέθοδο από τα δεδομένα. Προκειμένου να ενισχυθεί ο διαχωρισμός σήματος και υποβάθρου εφαρμόζεται ένα σύνολο βελτιστοποιημένων κριτηρίων προεπιλογής, που αποτελούνται από διάφορα κινηματικά και τοπολογικά κριτήρια. Εκτός από αυτό, χωρίζουμε τα γεγονότα μας σε δύο περιοχές, μια ελέγχου και μια σήματος με βάση την πολλαπλότητα τωναδρονικών πιδάκων που έχουν χαρακτηριστεί ως b−tagged. Η περιοχή ελέγχου αποτελείται από γεγονότα με ακριβώς 2 b − tagged αδρονικούς πίδακες ενώ στην περιοχή σήματος απαιτούνται γεγονότα με τουλάχιστον 4 b − tagged αδρονικούς πίδακες. Και στις δύο περιοχές το κύριο υπόβαθρο προέρχεται από τη διαδικασία tt̄ + jets. Ελέγχεται εκτενώς η ορθότητα και η απόδοση τόσο της μεθόδου ανακατασκευής της αναλλοίωτης μάζας του Higgs όσο και της μεθόδου πρόβλεψης του υποβάθρου από τα δεδομένα πραγματοποιώντας διάφορες μελέτες τόσο σε επίπεδο γεννήτορα καθώς και με γεγονότα τα οποία χαρακτηρίζονται από πλήρη προσομοίωση του ανιχνευτή έτσι ώστε να επαληθεύσουμε τις νέες μεθόδους που εισάγαμε. Σύγκριση των αποτελεσμάτων της εφαρμογής της μεθόδου έγινε μεταξύ δεδομένων και προσομοίωσης όπου και παρατηρήθηκε και επιβεβαιώθηκε ότι δεν υπήρξε ένδειξη συστηματικής διαφοράς μεταξύ των δεδομένων και προσομοίωσης. Η μέτρηση της σημαντικότητας του σήματος πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας δεδομένα σύγκρουσης pp από τον LHC, τα οποία συλλέγονται με την βοήθεια του πειράματος CM S, συνολικής φωτεινότητας L = 137.2 fb −1 καταγεγραμμένα σε ενέργεια κέντρου μάζας sqrt(s) = 13 TeV. Η προκύπτουσα παρατηρούμενη (αναμενόμενη) σημαντικότητα αντιστοιχεί σε 0.34(1.35) τυπικές αποκλίσεις.

A comparative study of Higgs boson production from vector-boson fusion

The data taken in Run II at the Large Hadron Collider have started to probe Higgs boson production at high transverse momentum. Future data will provide a large sample of events with boosted Higgs boson topologies, allowing for a detailed understanding of electroweak Higgs boson plus two-jet production, and in particular the vector-boson fusion mode (VBF). We perform a detailed comparison of precision calculations for Higgs boson production in this channel, with particular emphasis on large Higgs boson transverse momenta, and on the jet radius dependence of the cross section. We study fixed-order predictions at next-to-leading order and next-to-next-to-leading order QCD, and compare the results to NLO plus parton shower (NLOPS) matched calculations. The impact of the NNLO corrections on the central predictions is mild, with inclusive scale uncertainties of the order of a few percent, which can increase with the imposition of kinematic cuts. We find good agreement between the fixed-order and matched calculations in non-Sudakov regions, and the various NLOPS predictions also agree well in the Sudakov regime. We analyze backgrounds to VBF Higgs boson production stemming from associated production, and from gluon-gluon fusion. At high Higgs boson transverse momenta, the ∆yjj and/or mjj cuts typically used to enhance the VBF signal over background lead to a reduced efficiency. We examine this effect as a function of the jet radius and using different definitions of the tagging jets. QCD radiative corrections increase for all Higgs production modes with increasing Higgs boson pT, but the proportionately larger increase in the gluon fusion channel results in a decrease of the gluon-gluon fusion background to electroweak Higgs plus two jet production upon requiring exclusive two-jet topologies. We study this effect in detail and contrast in particular a central jet veto with a global jet multiplicity requirement.

Measurements of Higgs boson production cross sections and couplings in the diphoton decay channel at $$ \sqrt{\mathrm{s}} $$ = 13 TeV

Measurements of Higgs boson production cross sections and couplings in events where the Higgs boson decays into a pair of photons are reported. Events are selected from a sample of proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV collected by the CMS detector at the LHC from 2016 to 2018, corresponding to an integrated luminosity of 137 fb−1. Analysis categories enriched in Higgs boson events produced via gluon fusion, vector boson fusion, vector boson associated production, and production associated with top quarks are constructed. The total Higgs boson signal strength, relative to the standard model (SM) prediction, is measured to be 1.12±0.09. Other properties of the Higgs boson are measured, including SM signal strength modifiers, production cross sections, and its couplings to other particles. These include the most precise measurements of gluon fusion and vector boson fusion Higgs boson production in several different kinematic regions, the first measurement of Higgs boson production in association with a top quark pair in five regions of the Higgs boson transverse momentum, and an upper limit on the rate of Higgs boson production in association with a single top quark. All results are found to be in agreement with the SM expectations.

Erratum to: Higgs boson production cross-section measurements and their EFT interpretation in the $$4\ell $$ decay channel at $$\sqrt{s}=$$13 TeV with the ATLAS detector

A Correction to this paper has been published: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-8227-9