Search for a Pseudoscalar Higgs boson in the Context of Two-Higgs-Doublet Models

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-1290-3
Title: Search for a Pseudoscalar Higgs boson in the Context of Two-Higgs-Doublet Models
Author: Heikkilä, Jaana
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Fysiikka
Doctoral Programme in Particle Physics and Universe Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-11-22
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-1290-3
http://hdl.handle.net/10138/306822
Thesis level: Doctoral dissertation (monograph)
Abstract: A search for a pseudoscalar Higgs boson A is performed, focusing on its decay into a standard model-like Higgs boson h and a Z boson. Decays of the h boson into a pair of tau leptons are considered along with Z boson decays into a pair of light leptons (electrons or muons). A data sample of proton-proton collisions collected by the CMS experiment at the LHC at √s= 13 TeV is used, corresponding to an integrated luminosity of 35 inverse femtobarns. The search uses the reconstructed mass distribution of the A boson as the discriminating variable. This analysis is the first of its kind to utilise the svFit algorithm while exploiting the possibility to apply a mass constraint of 125 GeV in the h→ττ four-vector reconstruction. The resolution of the reconstructed mass of the A boson is improved compared to the mass resolution obtained in previous analyses targeting the same final state. No excess above the standard model expectation is observed in data. Model-independent as well as model-dependent upper limits in the mA – tanβ plane for two minimal supersymmetric standard model benchmark scenarios are set at 95% confidence level. The model-independent upper limit on the product of the gluon fusion production cross section and the branching fraction for the A→Zh→llττ decay ranges from 27 fb at 220 GeV to 5 fb at 400 GeV. The observed model-dependent limits on the process σ(gg→A+bbA)B(A→Zh→llττ) in case of the hMSSM (low-tb-high) scenario exclude tanβ values from 1.6 (1.8) at mA= 220 GeV to 3.7 (3.8) at mA = 300 GeV, respectively.Tässä väitöskirjassa kuvataan, kuinka pseudoskalaaria Higgsin bosonia A etsitään tutkimalla sen ennustettua hajoamista standardimallin Higgsin bosoniin h ja Z-bosoniin. Tutkittu lopputila koostuu kahdesta tau-leptonista ja kahdesta kevyestä leptonista (elektronista tai myonista), jotka ovat vastaavasti seurausta h-bosonin ja Z-bosonin hajoamisesta. Analyysi perustuu LHC-kiihdyttimellä tuotettuihin protoni-protoni-törmäyksiin, jotka on mitattu CMS-koeasemalla. Törmäyksien massakeskipiste-energia oli 13 TeV ja mitattu data vastaa 35.9 käänteisen femtobarnin integroitua luminositeettia. Etsinnässä käytetään A-bosonin rekonstruoitua massaa erottelemaan törmäystapahtumat, jotka mahdollisesti sisältävät A-bosonin, ja ne, joissa sitä ei todennäköisesti ole. Higgsin bosonin h nelivektori rekonstruoidaan käyttämällä svFit-algoritmia, joka huomioi h-bosonin mitatun massan 125 GeV. Rekonstruoituun A-bosonin massaan liittyvä mittaustarkkuus paranee huomattavasti verrattuna mittaustarkkuuteen, joka saavutettiin aikaisemmissa samankaltaisissa analyyseissa. Tämä on ensimmäinen CMS-analyysi, joka käyttää tätä lähestymistapaa. Standardimallin ennuste A-bosonin rekonstruoidun massan jakaumasta kuvaa mitattua dataa ilman merkittäviä poikkeavuuksia. Tilastolliset ylärajat A-bosonin tuottotodennäköisyydelle lasketaan sekä malliriippumattomasti että ottaen huomioon kaksi minimaalisen supersymmetrisen standardimallin ennustusta. Malliriippuvat ylärajat ottavat huomioon A-bosonin tuoton gluonifuusion kautta ja hajoamistodennäköisyyden tutkittuun kahden tau-leptonin ja kevyen leptonin lopputilaan. Malliriippuvat ylärajat vaihtelevat 27 ja 5 fb:n välillä, kun A-bosonin massa on vastaavasti 220 ja 400 GeV. Mitatut malliriippuvat ylärajat huomioivat myös A-bosonin tuoton kahden b-kvarkin kautta, toisin sanoen ylärajat asetataan prosessille σ(gg→A + bbA)B(A→Zh→llττ). Kun tulokset tulkitaan hMSSM (low-tb-high) -skenaariossa, ne poissulkevat tanβ-arvot välillä 1.6 (1.8) ja 3.7 (3.8), kun A bosonin massa on vastaavasti 220 ja 300 GeV.
Subject: Fysiikka
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Search f.pdf 8.860Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record