Study of electroweak W±W±jj production with the CMS detector

Datum: 8 maart 2018

Locatie: Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 16 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Fysica

Promovendus: Jasper Lauwers

Promotor: Nick Van Remortel

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Jasper Lauwers - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Het standaard model van de deeltjesfysica (SM) biedt een theoretisch kader voor fundamentele deeltjes en hun interacties. Desondanks zijn successen, kunnen veel waarnemingen niet worden verklaard door het standaard model in zijn huidige vorm. Het zoeken naar nieuwe deeltjes om deze fenomenen te beschrijven, zoals uitgevoerd bij de Large Hadron Collider (LHC) met onverkende massamiddelpuntsenergieën, zijn van cruciaal belang om de grenzen van onze kennis uit te breiden. Dit wordt gecomplementeerd door precisiemetingen van het standaardmodel en het Higgs-deeltje in het bijzonder.

Door de verstrooiing van zwakke vectorbosonen (VBS) te bestuderen, wordt op beide fronten een belangrijke bijdrage geleverd. De verstrooiing van zwakke vectorbosonen is sterk verbonden met elektrozwakke symmetriebreking (EWSB) in het SM, uitgevoerd door het Higgs-mechanisme. Het is via de EWSB dat de zwakke vectorbosonen massa krijgen, door de massaloze Goldstone-bosonen in hun longitudinale polarisatie om te zetten. Het meten van VBS geeft informatie over de vrijheidsgraden van het Higgs-veld die worden geabsorbeerd door de zwakke bosonen. Het VBS-proces bevat ook informatie over de vierpuntsinteracties tussen vectorbosonen, een onderdeel van het SM dat nog niet goed is getest en dat zou kunnen gemodificeerd worden door nieuwe fysica.

Het vectorbosonverstrooiingsproces kan worden bestudeerd bij de LHC door de elektrozwakke productie van vectorbosonen samen met jets. Het kan worden gemeten met de hoogste gevoeligheid in het geval van twee W-bosonen met dezelfde lading die vervallen naar leptonen. De meting van dit proces in data genomen met de Compact Muon Solenoid (CMS) detector in 2016 wordt beschreven in deze thesis, en leidde tot de eerste ontdekking van een proces gedomineerd door vectorbosonverstrooiing. De elektrozwakke productie van twee W-bosonen met dezelfde lading bij de LHC en een massamiddelpuntsenergie van 13 TeV heeft een werkzame doorsnede van slechts 0.35 pb, wat twee grootteordes kleiner is dan de totale werkzame doorsnede voor de productie van het in 2012 ontdekte Higgs-boson. De kleine werkzame doorsnede in combinatie met de achtergrond afkomstig van sterke dibosonproductie en misreconstructies maken dit een uitdagende analyse.

Om de eigenschappen van VBS te achterhalen, blijft de studie van dit proces tijdens de verdere operatie van de LHC van groot belang. Een haalbaarheidsstudie voor het meten van VBS-eigenschappen is beschreven in het laatste hoofdstuk, met 3 ab−1 aan data die met de CMS detector wordt verzameld in de komende decennia bij de geüpgrade LHC met hogere luminositeit.



Link: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen