• VBF
• jet
• tautau
• LHC
• ATLAS
• Higgs

Questo lavoro di tesi è stato svolto nell’ambito dell’esperimento ATLAS (A Toroidal Lhc ApparatuS),
installato al Large Hadron Collider (LHC) del CERN.
LHC è il collisionatore adronico in grado di produrre, a regime, collisioni alla più
alta energia mai raggiunta prima in laboratorio (14 T eV ). Grazie a questo e alla grande
luminosità di progetto (1034 cm−2 s−1 ), è possibile investigare processi nuovi e processi
rarissimi.
ATLAS è uno dei due principali rivelatori multiuso di LHC, è in grado cioè di effettuare
precise misurazioni per diversi tipi di particelle prodotte in una collisione.
Un’attenzione particolare nella progettazione è stata rivolta ai processi che coinvolgono il Bosone
di Higgs. Tale particella è l’unica la cui esistenza, prevista dallo Standard Model (SM),
non è ancora stata osservata.
ATLAS è in grado di esplorare tutto il range di massa possibile per l’Higgs.
Un settore dello SM di rilevante importanza è rappresentato dalla Cromodinamica
Quantistica (QCD). La QCD studia le interazioni forti di quarks e gluoni, i componen-
ti elementari (partoni) che, in stati legati, compongono gli adroni. Per LHC risulta di
fondamentale importanza capire a fondo i fenomeni di QCD, sia per la loro importanza
intrinseca, sia per il loro ruolo di fondi per altri fenomeni studiati. La principale mani-
festazione della QCD è la produzione di jets.
Questa tesi è organizzata nel seguente modo. Dopo aver esposto gli aspetti teorici,
necessari alla comprensione delle finalità di questo lavoro e degli strumenti utilizzati nel-
l’analisi, si passa alla descrizione delle strategie elaborate e finalmente dei risultati ottenuti.

Si sono considerate collisioni a 7T eV nel centro di massa, come da operatività di LHC
nei primi due anni di presa dati. Le analisi si sono concentrate prevalentemente su due
argomenti: studi di multijets QCD e ricerca del Bosone di Higgs prodotto tramite fusione
di bosoni vettori (VBF) che decade in due τ che a loro volta decadono adronicamente. Per
ottenere questo tipo di segnale è necessario che un partone per fascio emetta un bosone
vettore (W oppure Z), dall’interazione di questi due viene prodotto il Bosone di Higgs.
I due partoni che generano i bosoni vettori tendono a proseguire in avanti,
grazie a ciò si può ben identificare la produzione VBF, che risulta caratterizzata da due
jets in avanti e due jets di τ centrali. Il fondo di QCD con almeno quattro jets finali,
di cui due male identificati come τ , è quindi molto importante. Dai τ è attesa inoltre
energia trasversa mancante, dovuta all’impossibilità di rivelare direttamente i neutrini di
decadimento.

La divisione degli argomenti è così organizzata:
nel Cap. 1 (Il collisionatore LHC) vengono descritte le principali caratterisiche di LHC;
nel Cap. 2 (Il rivelatore ATLAS) è descritto il detector ATLAS con le sue componenti;
nel Cap. 3 (Aspetti teorici) si parla dell’Higgs nel Modello Standard e delle possibili
strategie di ricerca, degli aspetti fondamentali della QCD e dei jets;
nel Cap. 4 (Generatori Monte Carlo) si riassumono le caratteristiche di alcui generatori
Monte Carlo;
nel Cap. 5 (Analisi) si descrivono le analisi svolte e si mostrano i risultati ottenuti:
sono presentati gli studi di QCD Monte Carlo, lo studio del segnale dell'Higgs,
dei fondi MC, un metodo ``data-driven'' per la stima dei fondi QCD
e l'analisi di un campione di 1.155/fb di dati raccolti nel 2011;
nel Cap. 6 (Conclusioni).