ATLAS上Higgs衰变到双玻色子WW的寻找

Within the Standard Model(SM), the Higgs mechanism is invoked to break the electroweak symmetry, gives masses to all the massive Fermions and Bosons, and gives rise to a physics scalar known as the Higgs boson. Higgs boson is the only particle that has not yet been discovered so far. Many extensions of the SM, such as Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), also predict the existence of the Higgs boson.The direct search for the Higgs boson is the most important program of the high energy physics, also is a major goal of the physics program at the Large Hadron Collider (LHC). With the high efficient operation of the LHC and ATLAS, the large accumulated data samples and the excellent data quality provide an opportunity for the direct Higgs boson search. In this project, we will perform the analysis of the decay H->WW with lvlv and lvqq final states in ATLAS experiment,the Higgs boson is searched in the whole possible mass range. Some advanced techniques, such as BDT, will be applied and developed during the analysis. A combination analysis with H->di-photon, H->ZZ et al. will be performed to improve the sensitivity of the Higgs boson search.

标准模型的电弱对称性的自发破缺机制赋予费米子和玻色子质量，并且预言Higgs粒子的存在,Higgs粒子是唯一尚未被实验发现的粒子。许多由标准模型扩展的理论模型（如最小超对称模型(MSSM)）也都预言了Higgs粒子的存在。Higgs粒子的直接测量是当前高能粒子物理最重要的课题，也是强子对撞机LHC物理最主要的研究目标。随着LHC和ATLAS的高效运行，大统计量数据和良好的数据质量将为Higgs粒子的寻找提供良好的条件。本项目中，我们将应用和发展新的分析方法和工具，利用ATLAS获取的大量数据，研究H->WW过程，通过lvlv和lvqq末态，在整个可能的质量范围，寻找Higgs粒子存在的证据。并结合H->di-photon，H->ZZ等结果，进行combination研究，以提高Higgs寻找的敏感度。

2012年，ATLAS实验在Higgs的双光子、ZZ和WW末态过程发现了质量为125GeV的新粒子，被认为是标准模型预言的Higgs玻色子。研究该粒子的质量、宽度、自旋、宇称、耦合等性质对进一步确认该粒子和检验标准模型至为关键。项目组成员作为主要作者在如下相关物理分析中做出重要贡献：利用ATLAS获取的大统计量数据，通过Higgs粒子的双玻色子WW/ZZ末态过程研究标准模型Higgs粒子的产生和耦合性质，分析给出了信号强度、以及与玻色子的耦合参数，研究结果与标准模型预言的Higgs玻色子性质一致；理论预言质量为125GeV的标准模型Higgs粒子的宽度约为4MeV，但ATLAS探测器的测量精度有限，无法直接测量如此小的宽度，可以利用离壳Higgs与在壳Higgs的产生率之比来间接限制Higgs粒子衰变的总宽度，研究结果给出了95%置信度下的离壳信号强度的上限以及Higgs玻色子总宽度上限；另外，利用质心能量为13TeV的数据，通过Higgs粒子衰变到WW末态过程寻找额外的高质量Higgs粒子，并在分析中也做出重要贡献，该研究不仅可以确认高能量下WW散射的么正性，而且对寻找超出标准模型的新物理有重要意义；标准模型WW过程为Higgs衰变到WW分析的一个重要本底道，该过程的精确测量是Higgs研究可靠性的保证。利用质心能量为7TeV的数据精确测量了WW产生截面，并给出95%置信度下的三玻色子反常耦合参数的严格限制，未发现与标准模型预言的偏离。综上，我们完成了既定的研究目标并取得了预期的研究结果。