Studies of Higgs boson in its decay to a pair of tau-leptons and search for excited tau-lepton with the ATLAS detector

Abstract

Standardní model popisuje známé elementární částice a interakce mezi nimi. Experiment ATLAS se nachází na velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERNu (Ženeva). Detektor ATLAS měří data ze srážek protonů o vysoké těžiš- t'ové energii. Shromažd'ovaná data umožňujífyzikům studovat standardnímodel s velkou přesností. Navíc, naměřená data ze srážek by mohly obsahovat důkazy o existenci částic mimo standardní model. Prezentována práce popisuje analýzu rozpadu Higgsova bosonu na pár tau leptonů. Měření účinného průřezu produkce Higgsova bosonu je provedeno v datech z detektoru ATLAS, naměřených v proton-protonových (pp) srážkách o těžišt'ové energií 14 TeV v letech 2015-18 (tzv. Run 2). V disertaci je popsána aktualizace algoritmu rekonstrukce hmoty Higgsova bosonu. Uvedena je také problematika odhadu falešného (tzv. fake) tau-leptonového pozadí. Dále se tato disertační práce věnuje hledání excitovaných tau leptonů. Před- pokládá se kontaktní interakce excitovaných tau leptonů, což by bylo možné, kdyby fermiony byly spíše složené než elementární. Hledáníexcitovaných tau lep- tonů bylo provedeno v souboru dat sebraných detektorem ATLAS v pp srážkách během Run 2. Avšak, v těchto datech nebyly nalezeny...

The Standard Model (SM) describes known elementary particles and their interactions. The ATLAS experiment is located at the Large Hadron Collider (LHC) in CERN (Geneva). The ATLAS detector measures data from proton- proton collisions at high centre-of-mass energy. The collected data allow physi- cists to precisely study SM and look for evidence of particles beyond the Stan- dard Model. The presented thesis describes the analysis of Higgs boson decay to a pair of tau-leptons. The measurement of the Higgs boson production cross section is based on the data set collected by the ATLAS detector in proton-proton (pp) collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV in the years 2015-18 (so-called Run 2). This dissertation presents the update of the algorithm of Higgs boson mass reconstruction for the Run 2 ATLAS conditions. The evaluation of fake tau-lepton background is also discussed. Further, this dissertation is dedicated to the search for excited tau-leptons in the Run 2 ATLAS data set. Contact interaction of the excited tau-leptons is assumed, which would occur if fermions were composite rather than elemen- tary. The analysed ATLAS data from pp collisions in Run 2 set do not contain signatures of excited tau-leptons production. Within the considered model with the compositeness scale Λ = 10 TeV, the upper...