Search for the SM Higgs boson in the (W/Z)H channel with H → bb using the ATLAS detector at the LHC

Esta tesis presenta los últimos resultados de ATLAS en la búsqueda del bosón de Higgs del Modelo Estándar (SM) en su decaimiento a un par de quarks-b. La búsqueda del bosón de Higgs se realiza en los canales de producción asociados con un bosón vectorial W o Z en el estado final. Ésta incluye el decaimiento leptónico (electrón y muón) del bosón vectorial además del canal en el que el bosón Z decae a un par de neutrinos. En particular, este documento se centra en el canal ZH (Z → νν and H → bb). El análisis utiliza todos los datos generados por colisiones de protones en el experimento ATLAS a √s = 7TeV y √s = 8 TeV. El análisis se basa en una compleja caracterización de eventos en función del modo de decaimiento del bosón vectorial, el número de jets y de b-jets en el estado final, y el momento transverso del bosón vectorial. Esto permite hacer un estudio detallado de los principales procesos de fondo. Dos enfoques diferentes se consideran para el análisis: la utilización de la distribución de mbb como variable principal de discriminación o el uso de una técnica multivariante de redes neuronales. El análisis utiliza una compleja estrategia de ajuste de datos y predicciones de fondo en regiones de control y señal que posibilita constreñir los procesos de fondo, reducir las incertidumbres sistemáticas e incrementar la sensibilidad a la señal del Higgs. El proceso se valida con la búsqueda del proceso conocido de dos bosones (diboson) (W/Z)Z (Z →bb) de estado final similar. La señal de diboson se observa claramente con una significación estadística de 4.9σ. La fuerza de la señal observada (comparada con la del SM) es de μVZ= 0.74±0.09(stat)±0.14(sys), compatible con la predicción del SM. La distribución de la variable resultante del algoritmo multivariante para cada categoría del análisis se compara con las distribuciones de la señal y el fondo esperados, observándose un exceso de eventos para una masa del bosón de Higgs mH de 125GeV. La significación estadística observada (esperada) de este exceso es de 1.4σ (2.6σ) y la proporción de la cantidad de señal medida comparada con la esperada por el SM es de μ = 0.51 ± 0.31(stat) ± 0.24(syst). Este resultado es consistente entre todos los canales y compatible con los obtenidos por el análisis que usa la distribución mbb como principal variable discriminante. Aunque se haya observado un exceso de eventos, su significación estadística no es suficientemente alta como confirmar una observación o un descubrimiento del proceso.This thesis presents the latest ATLAS results on the search for the Standard Model (SM) Higgs boson decaying into a pair of b-quarks. The Higgs boson is searched for in the production channel for which the Higgs is produced in association with a W or Z boson in the final state. This includes the leptonic (electron and muon) decay channels for the vector bosons in addition to the channel with Z decaying into a pair of neutrinos. In particular, this document is mostly focused on the ZH (Z → νν and H → bb) channel. The analysis has considered all the proton-proton collision data collected by the ATLAS experiment at √s = 7 TeV and √s = 8 TeV. The analysis is based on a characterization of the events according to the vector boson decay, the number of jets and b-jets in the final state, and the vector boson transverse momentum. This permits a detail study of the main background processes. Two different approaches are considered for the analysis: using the mbb distribution as main discriminating variable or using a neural-net multivariate technique. The analysis involves a complex fitting strategy of data and background predictions in control and signal regions that contributes to constrain the background processes, to reduce the systematic uncertainties, and to increase the sensitivity to the Higgs signal. The whole procedure is validated by searching for the known diboson (W/Z)Z (Z →bb) process with similar final state. The diboson signal is clearly observed with a significance of 4.9σ. Its observed strength (compared to that of the SM) is μVZ= 0.74±0.09(stat.)±0.14(syst.), in agreement with the SM prediction. The measured output distributions of the multivariate algorithm in each event category are compared with the expected signal and background distributions and an excess of events above the expected background is observed at a Higgs mass mH of 125GeV. The observed (expected) significance of this excess is 1.4σ (2.6σ) and the ratio of the measured signal yield to the Standard Model expectation is found to be μ = 0.51 ± 0.31(stat) ± 0.24(syst). These results are consistent among channels and in agreement with those obtained with the analysis that uses mbb distributions as the main discriminating variable. Although an excess is observed, its statistical significance is not large enough to claim neither evidence nor discovery of the process

Search for the SM Higgs boson in the (W/Z)H channel with H → bb using the ATLAS detector at the LHC

Esta tesis presenta los últimos resultados de ATLAS en la búsqueda del bosón de Higgs del Modelo Estándar (SM) en su decaimiento a un par de quarks-b. La búsqueda del bosón de Higgs se realiza en los canales de producción asociados con un bosón vectorial W o Z en el estado final. Ésta incluye el decaimiento leptónico (electrón y muón) del bosón vectorial además del canal en el que el bosón Z decae a un par de neutrinos. En particular, este documento se centra en el canal ZH (Z → νν and H → bb). El análisis utiliza todos los datos generados por colisiones de protones en el experimento ATLAS a √s = 7TeV y √s = 8 TeV. El análisis se basa en una compleja caracterización de eventos en función del modo de decaimiento del bosón vectorial, el número de jets y de b-jets en el estado final, y el momento transverso del bosón vectorial. Esto permite hacer un estudio detallado de los principales procesos de fondo. Dos enfoques diferentes se consideran para el análisis: la utilización de la distribución de mbb como variable principal de discriminación o el uso de una técnica multivariante de redes neuronales. El análisis utiliza una compleja estrategia de ajuste de datos y predicciones de fondo en regiones de control y señal que posibilita constreñir los procesos de fondo, reducir las incertidumbres sistemáticas e incrementar la sensibilidad a la señal del Higgs. El proceso se valida con la búsqueda del proceso conocido de dos bosones (diboson) (W/Z)Z (Z →bb) de estado final similar. La señal de diboson se observa claramente con una significación estadística de 4.9σ. La fuerza de la señal observada (comparada con la del SM) es de μVZ= 0.74±0.09(stat)±0.14(sys), compatible con la predicción del SM. La distribución de la variable resultante del algoritmo multivariante para cada categoría del análisis se compara con las distribuciones de la señal y el fondo esperados, observándose un exceso de eventos para una masa del bosón de Higgs mH de 125GeV. La significación estadística observada (esperada) de este exceso es de 1.4σ (2.6σ) y la proporción de la cantidad de señal medida comparada con la esperada por el SM es de μ = 0.51 ± 0.31(stat) ± 0.24(syst). Este resultado es consistente entre todos los canales y compatible con los obtenidos por el análisis que usa la distribución mbb como principal variable discriminante. Aunque se haya observado un exceso de eventos, su significación estadística no es suficientemente alta como confirmar una observación o un descubrimiento del proceso.This thesis presents the latest ATLAS results on the search for the Standard Model (SM) Higgs boson decaying into a pair of b-quarks. The Higgs boson is searched for in the production channel for which the Higgs is produced in association with a W or Z boson in the final state. This includes the leptonic (electron and muon) decay channels for the vector bosons in addition to the channel with Z decaying into a pair of neutrinos. In particular, this document is mostly focused on the ZH (Z → νν and H → bb) channel. The analysis has considered all the proton-proton collision data collected by the ATLAS experiment at √s = 7 TeV and √s = 8 TeV. The analysis is based on a characterization of the events according to the vector boson decay, the number of jets and b-jets in the final state, and the vector boson transverse momentum. This permits a detail study of the main background processes. Two different approaches are considered for the analysis: using the mbb distribution as main discriminating variable or using a neural-net multivariate technique. The analysis involves a complex fitting strategy of data and background predictions in control and signal regions that contributes to constrain the background processes, to reduce the systematic uncertainties, and to increase the sensitivity to the Higgs signal. The whole procedure is validated by searching for the known diboson (W/Z)Z (Z →bb) process with similar final state. The diboson signal is clearly observed with a significance of 4.9σ. Its observed strength (compared to that of the SM) is μVZ= 0.74±0.09(stat.)±0.14(syst.), in agreement with the SM prediction. The measured output distributions of the multivariate algorithm in each event category are compared with the expected signal and background distributions and an excess of events above the expected background is observed at a Higgs mass mH of 125GeV. The observed (expected) significance of this excess is 1.4σ (2.6σ) and the ratio of the measured signal yield to the Standard Model expectation is found to be μ = 0.51 ± 0.31(stat) ± 0.24(syst). These results are consistent among channels and in agreement with those obtained with the analysis that uses mbb distributions as the main discriminating variable. Although an excess is observed, its statistical significance is not large enough to claim neither evidence nor discovery of the process

A measurement of the calorimeter response to single hadrons and determination of the jet energy scale uncertainty using LHC Run-1 pp -collision data with the ATLAS detector

A measurement of the calorimeter response to isolated charged hadrons in the ATLAS detector at the LHC is presented. This measurement is performed with 3.2 nb of proton-proton collision data at from 2010 and 0.1 nb of data at from 2012. A number of aspects of the calorimeter response to isolated hadrons are explored. After accounting for energy deposited by neutral particles, there is a 5% discrepancy in the modelling, using various sets of hadronic physics models, of the calorimeter response to isolated charged hadrons in the central calorimeter region. The description of the response to anti-protons at low momenta is found to be improved with respect to previous analyses. The electromagnetic and hadronic calorimeters are also examined separately, and the detector simulation is found to describe the response in the hadronic calorimeter well. The jet energy scale uncertainty and correlations in scale between jets of different momenta and pseudorapidity are derived based on these studies. The uncertainty is 2-5% for jets with transverse momenta above 2 , where this method provides the jet energy scale uncertainty for ATLAS

Measurement of jet shapes in top-quark pair events at using the ATLAS detector

A measurement of jet shapes in top-quark pair events using 1.8 fb −1 of pp collision data recorded by the ATLAS detector at the LHC is presented. Samples of top-quark pair events are selected in both the single-lepton and dilepton final states. The differential and integrated shapes of the jets initiated by bottom-quarks from the top-quark decays are compared with those of the jets originated by light-quarks from the hadronic W -boson decays in the single-lepton channel. The light-quark jets are found to have a narrower distribution of the momentum flow inside the jet area than b -quark jets