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Ottimizzazione delle selezioni di eventi per la ricerca del bosone di Higgs di 4 leptoni nell'esperimento ATLAS a LHC

Informazioni tesi

  Autore: Antonello Calabro'
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2011-12
  Università: Università degli Studi di Roma Tor Vergata
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze e tecnologie fisiche
  Relatore: Anna Di Ciaccio
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 35

Il principale scopo degli esperimenti ATLAS e CMS ad LHC è la ricerca del bosone di Higgs, il quale è fondamentale per verificare il meccanismo di rottura spontanea della simmetria delle interazioni elettrodeboli all’interno della teoria del Modello Standard. In aggiunta gli esperimenti ad LHC (ATLAS, CMS, LHCb) studieranno l’esistenza e le predizioni di possibili modelli supersimmetrici e farà misure di precisione sulle proprietà dei quark pesanti. Attualmente sono attivi quattro grandi esperimenti ad LHC : ATLAS, CMS, ALICE e LHCb, situati in diversi punti di interazione dell’anello di accumulazione principale.

Nel primo capitolo di questa tesi descrivo il Modello Standard delle particelle elementari. Nel secondo capitolo introduco il problema della giustificazione della massa delle particelle e analizzo in dettaglio il Meccanismo di Higgs di rottura spontanea della simmetria. Il terzo capitolo è dedicato all’acceleratore LHC e all’esperimento ATLAS. Infine presento l’analisi degli eventi finali ottenuti con una serie di istogrammi e discuto il rapporto segnale/background in seguito a ciascun taglio effettuato sui campioni di segnale e di fondo.

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1 Introduzione Il Large Hadron Collider (LHC) è la macchina acceleratrice in grado di fornire oggi la più alta energia mai prodotta nel centro di massa, �� = 8 �� �� �� (14 �� �� �� nel 2014) per le colli- sioni protone-protone. Il principale scopo degli esperimenti ATLAS e CMS ad LHC è la ricerca del bosone di Higgs, il quale è fondamentale per verificare il meccanismo di rottura spontanea della sim- metria delle interazioni elettrodeboli all’interno della teoria del Modello Standard. In ag- giunta gli esperimenti ad LHC (ATLAS, CMS, LHCb) studieranno l’esistenza e le predizio- ni di possibili modelli supersimmetrici e farà misure di precisione sulle proprietà dei quark pesanti. Attualmente sono attivi quattro grandi esperimenti ad LHC : ATLAS, CMS, ALICE e LHCb , situati in diversi punti di interazione dell’anello di accumulazione principale. Il lavoro svolto in questa tesi si pone all’interno dell’esperimento ATLAS ed è dedicato in modo particolare alla ricerca del bosone di Higgs nel canale di decadimento �� → �� �� (∗) → 4�� , che è uno dei canali con le più ampie possibilità di scoprire, in ragione del rapporto se- gnale/fondo molto favorevole, e successivamente, nel caso fosse scoperto, di studiare le ca- ratteristiche di questa particella grazie alla chiara evidenza sperimentale di quattro leptoni ad alto �� �� nello stato finale. Nel primo capitolo di questa tesi descrivo il Modello Standard delle particelle elementari. Nel secondo capitolo introduco il problema della giustificazione della massa delle particelle e analizzo in dettaglio il Meccanismo di Higgs di rottura spontanea della simmetria. Il terzo capitolo è dedicato all’acceleratore LHC e all’esperimento ATLAS. Nella sezione finale mi concentro sui metodi di ottimizzazione delle selezioni di eventi impiegati nella ricerca del bosone di Higgs con particolare riferimento al canale di decadimento H→�� �� (∗) →4�� . Ho descritto l’analisi delle simulazioni Monte Carlo in tutti i suoi aspetti: eventi raccolti e i cri- teri di selezione per lo studio in oggetto, ricostruzione a partire dai 4 leptoni identificati del- la massa invariante dei prodotti di decadimento. Infine presento l’analisi degli eventi finali ottenuti con una serie di istogrammi e discuto il rapporto segnale/background in seguito a ciascun taglio effettuato sui campioni di segnale e di fondo.

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