KIP publications

year 2019
author(s) Sascha Dreyer
title Statistical Combination of Searches for Invisible Higgs Boson Decays with the ATLAS Experiment
KIP-Nummer HD-KIP 19-39
KIP-Gruppe(n) F8
document type Masterarbeit
Abstract (de)

Das Standardmodell (SM) sagt unsichtbare Zerfälle des Higgs Bosons über den H→ZZ*→4ν Kanal mit einem Verzweigungsverhältnis von etwa 10-3 voraus – zu klein, um es am Großen Hadronenbeschleuiger (LHC) nachzuweisen. Mehrere Erweiterungen des SM sagen indes unsichtbare Zerfälle des Higgs Bosons in Dunkle Materie-Teilchen voraus. Nach solchen Zerfällen wird mit dem ATLAS Detektor in den Vektor-Boson-Fusions- (VBF) und Higgsstrahlungstopologien (ZH, WH) gesucht. Präsentiert werden eine statistische Kombination der Suchen in VBF, Z(→Leptonen)H und V(→Hadronen)H Topologien mit 36 fb-1 von Proton-Proton Kollisionsdaten bei einer Schwerpunktsenergie von √s=13 TeV aus der zweiten Datennahmeperiode des LHCs, sowie die Kombination mit den Ergebnissen der ersten Datennahmeperiode des LHCs bei √s=7 TeV und 8 TeV. In der Gesamtkombination wird eine Ausschlussgrenze auf das unsichtbare Verzweigungsverhältnis des Higgs Bosons von 0.26(0.17+0.07-0.05)  auf einem Konfidenzniveau von 95% beobachtet (erwartet). Ein besonderer Fokus liegt auf der Konstruktion eines Modells zur Korrelation der verschiedenen Quellen von systematischer Unsicherheit. Die Ergebnisse werden im Rahmen von Higgs-Portal Modellen mit Ausschlussgrenzen anderer Experimente, die auf dem Prinzip der direkten Detektion beruhen, verglichen, wobei eine individuelle Komplementarität der Ansätze festgestellt wird. 

Abstract (en)

The Standard Model (SM) predicts invisible decays of the Higgs boson via the H→ZZ*→4ν channel with a branching ratio of around 10-3, too small to be experimentally confirmed at the Large Hadron Collider (LHC). Several extensions of the SM predict invisible decays of the Higgs boson to Dark Matter particles. Such decays are searched for using the ATLAS detector in the Vector-Boson-Fusion (VBF) and Higgsstrahlung (ZH, WH) topologies. A statistical combination of searches in the VBF, Z(→leptons)H and V(→hadrons)H topologies with 36 fb-1 of proton-proton collision data from the second data-taking period of the LHC at a centre-of-mass energy of √s=13 TeV, as well as the combination with results from the first data-taking period of the LHC at √s =7 TeV and 8 TeV are presented. An upper exclusion limit on the invisible branching ratio of the Higgs boson of 0.26(0.17+0.07-0.05) is observed (expected) at a confidence level of 95% in the total combination. A special focus is placed on the construction of the correlation model between the various sources of systematic uncertainty. The results are compared to exclusion limits from other experiments based on the principle of direct detection using the framework of Higgs portal models, which indicates individual complementarity of the approaches. 

 

 

 

bibtex
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