Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-5011
Authors: Kaluza, Adam
Title: The Effective Lagrangian Morphing and the Measurement of Effective Higgs Boson Couplings in VBF H->W±W *->-'+' at s=13 TeV with the ATLAS Experiment
Online publication date: 16-Mar-2020
Language: english
Abstract: Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt und diskutiert die Methode des Effektiven Lagrangian Morphings, welche im Rahmen dieser Dissertation entwickelt wurde. Mithilfe dieser neuen Methode können für kopplungsartige Parameter im Modell der ganze Parameterraum unter Ausnutzung der Lagrange-Struktur der zugrundeliegenden Theorie analytisch exakt beschrieben werden. Dabei werden an nur wenigen Parameterpunkten generierte Datensätze als Input benötigt. Die Methode ist von Grund auf hergeleitet, im Detail diskutiert, und durch Verbesserungen und Techniken, um die Dimensionalität und den Rechenaufwand zu verringern und die Genauigkeit seiner Vorhersagen zu verbessern, ergänzt. Andere neueste Methoden, um physikalischer Vorhersagen für Messungen zu erhalten, werden diskutiert, einschließlich verschiedener Verfahren zur Berechnung kontinuierlicher Wahrscheinlichkeitsfunktionen aus einer endlichen Anzahl von Datensätzen, oder der Umgewichtung von physikalischen Ereignissen unter Ausnutzung der Matrixelemente, sowie verschiedener Interpolationsverfahren. Im zweiten Teil wird eine erste Anwendung des Effektiven Lagrangian Morphings für Messungen mit verschiedenen Sets von Kopplungsparametern vorgestellt, die aus der effektiven Feldtheorie abgeleitet wurden und die Kopplung des Higgs-Bosons an Vektorbosons beeinflussen. Die Analyse konzentriert sich dabei auf den Higgs-Bosonen-Zerfallskanal zu einem Paar von W-Bosonen, die weiter in Leptonen zerfallen. Hierbei werden 36.1 <math><msup><mtext>fb</mtext><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></math> des LHC Run-2 Datensatzes, welche vom ATLAS Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von <math><msqrt><mi>s</mi></msqrt><mo>=</mo></math>13 TeV aufgezeichnet wurden, untersucht. Speziell zugeschnittene Monte-Carlo-Datensätze wurden bei verschiedenen Kopplungsparametern generiert, die für das Effektive Lagrangian Morphing geeignet sind. Basierend auf den Auswirkungen der effektiven Kopplungen auf physikalische Observablen wurde eine dedizierte Ereignisselektion unter Verwendung multivariater Methoden entwickelt und angewendet. Keine signifikante Abweichung von den Standardmodellvorhersagen konnte beobachtet werden und Ausschlussgrenzen an die Kopplungsparameter wurden gesetzt. Möglichkeiten und Herausforderungen für zukünftige Anwendungen des Effektiven Lagrangian Morphings auf Messungen werden diskutiert.
The first part of this thesis describes and discusses the technique of Effective Lagrangian Morphing, which was developed in the context of this dissertation. For coupling-like parameters in the model, this new method enables to describe the entire parameter space analytically exact exploiting the Lagrangian structure of the underlying theory. Thereby data samples, that are generated at just a few parameter points, are needed as input. The method is derived from first principles, discussed in detail and supplemented with enhancements and techniques to reduce the dimensionality and computational cost, and to improve the accuracy of its predictions. Other state-of-the-art techniques for obtaining physics predictions for measurements are discussed, including different methods of obtaining continuous likelihood functions from a finite set of samples, including Matrix Element reweighting, as well as different methods of interpolation. In the second part, a first application of this technique for measurements with different sets of coupling parameters derived from effective field theory affecting the coupling of the Higgs boson to vector bosons is presented. The analysis focuses thereby on the Higgs bosons decay mode to a pair of W-bosons which further decay into leptons. Data recorded by the ATLAS detector at <math><msqrt><mi>s</mi></msqrt><mo>=</mo></math>13 TeV are investigated using 36.1 <math><msup><mtext>fb</mtext><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup></math> of LHC Run-2 data. Custom Monte Carlo samples have been generated at different coupling paramters suitable to the Effective Lagrangian Morphing. Based on impacts of the effective couplings on physics observables a dedicated event selection using multivariate techniques is developed. No significant deviation from the Standard Model predictions is observed and limits on the coupling parameters are set. Opportunities and challenges for future applications of this technique to measurements are discussed.
DDC: 530 Physik
530 Physics
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-5011
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: xi, 257 Seiten
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