Measurement of Higgs production cross section via vector boson fusion in H → ZZ → 4l final state at 13 TeV using artificial neural networks

Abstract

Este trabalho apresenta uma medida isolada da seção de choque de produção do boson de Higgs via Fusão de Bosons Vetoriais (VBF), com o Higgs decaindo pelo canal H → ZZ → 4l(l = e, µ). O estudo foi feito usando-se amostras de dados coletadas através do detetor CMS em colisões proton-proton com √s = 13 TeV realizadas no LHC em 2016 durante o RunII. Essas amostras correspondem à uma luminosidade integrada de 35.9 fb−1. Uma análise de várias variáveis (Multivariate Analysis - MVA) é realizada através do uso de Redes Neurais Artificiais (ANNs) desenvolvidas para dois sub-conjuntos de dados categorizados de acordo ao número de jatos por evento selecionados na análise. Resultados finais são obtidos por meio de uma análise estatística da combinação das ANNs associadas à cada sub-conjunto. A intensidade do sinal de Higgs produzido via VBF é medida como µqqH =1.28+1.24−0.84 para um boson de Higgs de massa mH = 125GeV, resultado este, que encontra-se em compatibilidade com o Modelo Padrão (SM) da Física de Partículas. A significância observada nesta análise é de ZobsqqH = 1.9, enquanto que, a esperada é de ZexpqqH = 1.8. Limites observado e esperado com 95% de confidência são obtidos como µobsqqH < 3.79 e µexpqqH < 1.66, respectivamente. Projeções para futuros cenários de luminosidade no LHC são também apresentados e indicam esta análise terá significância suficiente para evidenciar (3.4σ) e observar (5.1σ) a produção de Higgs via VBF com 150 e 359 fb−1, respectivamente. Adicionalmente, este trabalho apresenta em seus apêndices resultados completos obtidos pelo autor durante sua colaboração em um dos projetos para criação do trigger de nível 1 para o detetor de trajetografia interna do CMS, o qual foi liderado pelo Fermilab. Os apêndices também contêm um sumário de resultados obtidos pelo autor sobre um procedimento de discriminação de eventos observados baseado na topologia de eventos de Monte Carlo.