Search for decays of the Higgs boson into muons in P-P collisions with the CMS detector

Abstract

"In this thesis a search for events in which the recently discovered Higgs boson decays into a pair of muons is presented. The search was performed using the data collected by the CMS experiment at CERN during Run 2 of the LHC accelerator. The data comes from p-p collisions at (sqrt) s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb^-1 . In the Standard Model of Particles and Fields (SM) once the mass of the Higgs boson is known, all its couplings get fixed, including the coupling to muons. Any significant deviations in the experimental results from the values expected from the SM predictions could indicate the onset of new physics. Therefore, it is very important to measure all possible decay channel parameters. The H to (mu) ^+ (mu)^- is the only channel where the Higgs boson couples to the second generation of fermions that could be measured during Run 2 of the LHC. The Higgs coupling to fermions is proportional to the mass of the particles, and since the muons are very light, any measurement in this channel provides valuable information about the Higgs Yukawa coupling to fermions. The small branching ratio of the H to (mu) ^+ (mu)^- decay (2.4 * 10^-4 ) indicates that with the statistics collected by CMS during the Run 2 of the LHC, the expected number of events is also small. Therefore, any improvement in the event selection should be included in the analysis. In this thesis I have focused in recovering events in which the final-state muons might have radiated photons (final-state radiation, FSR) and in correcting the resulting invariant mass distribution. Two techniques were implemented: a cut-based analysis and a multivariate analysis. A study of the impact of the FSR photon recovery in the Higgs mass reconstruction is presented. These studies were done as part of the research activities of the CMS H2Mu Analysis Group."--Tomado del Formato de Documento de Grado

"En esta tesis se presenta una búsqueda de eventos en los que el bosón de Higgs recientemente descubierto decayendo en un par de muones. La búsqueda se realizó utilizando los datos recopilados por el experimento CMS en el CERN durante el Run 2 del acelerador LHC. Los datos provienen de colisiones p-p (sqrt) s = 13 TeV, correspondiente a una luminosidad integrada de 35.9 fb-1. En el Modelo Estándar de Partículas y Campos (SM) una vez que se conoce la masa del bosón de Higgs, todo sus acoplamientos se arreglan, incluido el acoplamiento a muones. Cualquier desviación significativa en los resultados experimentales a partir de los valores esperados de las predicciones del SM podría indicar el inicio de una nueva física. Por tanto, es muy importante medir todos los posibles parámetros de canal de decaimiento. El H to (mu) ^+ (mu)^- es el único canal donde el bosón de Higgs se acopla a la segunda generación de fermiones que se podrían medir durante el Run 2 del LHC. El acoplamiento de Higgs a fermiones es proporcional a la masa de las partículas, y ya que los muones son muy livianos, cualquier medición en este canal proporciona información valiosa sobre el acople de Yukawa a fermiones. El pequeño Branching ratio del decaimiento H to (mu) ^+ (mu)^- (2.4 × 10-4 ) indica que con las estadísticas recopiladas por CMS durante el Run 2 del LHC, el número esperado de eventos también es pequeño. Por lo tanto, cualquier mejora en la selección del evento debe incluirse en el análisis. En esta tesis me he centrado en eventos de recuperación en los que los muones de estado final que podrían haber irradiado fotones (radiación de estado final, FSR) y la correción en la distribución de masa invariante resultante. Se implementaron dos técnicas: una basada en corte y un análisis multivariado. Un estudio del impacto de la recuperación de fotones de FSR en la masa de Higgs se presenta. Estos estudios se realizaron como parte de las actividades de investigación del grupo de análisis CMS H2Mu."--Tomado del Formato de Documento de Grado