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Tesi etd-10102012-090952


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
CAIULO, DAVIDE
URN
etd-10102012-090952
Title
Ricerca del bosone di Higgs in quarks bb nel canale di produzione Vector Boson Fusion con l'esperimento CMS a LHC
Struttura
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
SCIENZE FISICHE
Commissione
relatore Dott. Spagnolo, Paolo
Parole chiave
  • Higgs
  • CMS
  • LHC
  • Vector
  • Boson
  • Fusion
  • Neural
  • Network
Data inizio appello
25/10/2012;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
25/10/2052
Riassunto analitico
Il Modello Standard (MS) è la teoria quantistica dei campi che fino ad oggi è riuscita a spiegare nel miglior modo possibile la fenomenologia delle interazioni fondamentali e ad identificare i suoi costituenti elementari, soprattutto grazie alle conferme degli esperimenti di Fisica delle Alte Energie. Il risultato del MS è una formulazione teorica di tre delle quattro forze fondamentali: la forza elettromagnetica, quella debole e quella forte. L&#39;interazione gravitazionale risulta essere trascurabile a livello particellare e non viene descritta dal modello.<br>All&#39;interno del MS riveste particolare importanza la presenza del bosone di Higgs: tale particella risulta come conseguenza della rottura spontanea della simmetria elettrodebole, che, tramite il meccanismo di Higgs, assegna massa alle particelle. <br>Scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di studiare presso l&#39;esperimento CMS (Compact Muon Solenoid) a LHC (Large Hadron Collider) il processo di produzione Vector Boson Fusion (VBF) del bosone di Higgs con successivo decadimento in quarks bb. <br>I recenti risultati prodotti da LHC mostrano un eccesso di eventi rispetto a quelli attesi dal fondo attorno a un valore di massa del bosone di Higgs di 125 GeV/c^2. Risulta quindi molto importante lo studio del canale di produzione VBF la cui sezione d&#39;urto in un intervallo di massa 115 GeV/c^2 &lt; M_H &lt; 130 GeV/c^2 è la seconda in ordine di grandezza tra i processi di produzione del bosone di Higgs (1.6 pb). Inoltre, il decadimento H -&gt; bb in quell&#39;intervallo di massa ha un elevato branching ratio, circa il 60%.<br>Uno dei maggiori svantaggi del processo di produzione VBF è che gli eventi di background (composto prevalentemente da eventi di QCD) sono diversi ordini di grandezza superiori rispetto agli eventi di segnale. Per questa ragione, l&#39;analisi della produzione del bosone di Higgs tramite VBF non è fino ad ora stata sviluppata agli esperimenti LHC nel canale di decadimento H -&gt;bb.<br>Per un analisi di questo tipo i tagli lineari non sono sufficienti e diventa necessario ricorrere alla MultiVariate Analysis (MVA): questo strumento consente di sfruttare correlazioni non lineari tra variabili diverse per separare gli eventi di segnale da quelli di fondo in un dato campione. <br>In questo lavoro di tesi si è studiato, tramite l&#39;uso della MVA, quali possano essere i risultati potenziali dell&#39;analisi del processo VBF. Dapprima si mostra come l&#39;applicazione di tagli lineari appositamente scelti non è in grado di evidenziare eccessi di eventi rispetto al fondo. Successivamente, si sfrutta la MVA per cercare nuove variabili discriminanti: analizzando gli eventi con due diversi metodi, il Boost Decision Tree (BDT) e la MultiLayer Perceptron (MLP), si ottiene un classificatore y per ogni metodo usato, in base al quale si può sapere quanto ciascun evento può essere considerato segnale o quanto può essere considerato background. La MVA indica anche il valore ottimale y^{cut} a cui applicare il taglio per poter separare al meglio il segnale dal background; il valore di $y^{cut}$ è il valore ottenuto ottimizzando la significatività S/\sqrt{S+B}.<br>In questa analisi sono state studiate le prestazione della MVA utilizzando diversi insiemi di informazioni iniziali e, in seguito, sono stati analizzati gli effetti dell&#39;applicazione dei tagli sui classificatori.
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