Study of di-photon final states with the ATLAS detector at the LHC: differential cross-section measurement, discovery of a new resonance in the search of the Standard Model Higgs and measurement of its properties
Description
Since 2010, the LHC performances have been remarkable, more than 25 fb-1 have been delivered and recorded by the ATLAS detector. The ATLAS detector is a multi-purpose experiment, one of its main aims was the discovery of the last Standard Model particle predicted: the Higgs boson. In the search for the Higgs boson in the di-photon channel, the non resonant photon pairs production corresponds to the irreducible background. The differential cross-section measurement of photon pair production provides then a deep understanding of the background in H → γγ channel and it is also an excellent test for the perturbative QCD predictions. With the full dataset collected in 2011 at √(s) = 7 TeV, corresponding to 5 fb-1, we performed the differential cross-section measurement of photon pairs production at LHC as a function of four variables, the di-photon mass, transverse momentum, azimuthal separation, and cosine of the polar angle of the leading photon. The background arising from mis-identified hadronic jets and isolated electrons, is estimated with data-driven techniques and subtracted from the data samples. The results, dominated by the systematic errors, are then compared to the prediction of parton-shower (PYTHIA, SHERPA) and parton-level NLO (DIPHOX) and NNLO (2γNNLO) generators. With 4.9 fb-1 of data at √(s) = 7 TeV and 5.9 fb-1 at √(s) = 8 TeV, a first observation of a new resonance in the di-photon channel has been made by ATLAS. With the full dataset, corresponding to ∼25 fb-1, the discovery in the H → γγ channel alone is established. In order to assess any tensions with the Standard Model predictions, the error on coupling measurement of this particle to vector bosons must be reduced as much as possible; this was done with the full statistics by isolating events representative of vector boson fusion (VBF) and associated WH and ZH production. So far, no appreciable deviation from the Standard Model predictions has been observed. (author)
Abstract (French)
Depuis 2010, les performances du LHC sont remarquables, plus de 25 fb-1 de donnees ont ete delivrees et enregistrees par ATLAS. Le detecteur ATLAS est une experience polyvalente, l'un de ses principaux but etait la decouverte de la derniere particule du Modele Standard non-observee: le boson de Higgs. Dans la recherche du boson de Higgs dans le canal diphoton, la production de paires de photons non resonnantes constitue le bruit de fond irreductible. La mesure de section efficace differentielle de production de paires de photons fournit donc une solide comprehension du bruit de fond dans le canal H → γγ mais c'est egalement un excellent test pour les predictions de QCD perturbative. Avec l'ensemble des donnees collectees en 2011 a √(s) = 7 TeV, soit 5 fb-1, nous avons effectue la mesure de section efficace differentielle en fonction de quatre variables cinematiques, la masse invariante du systeme diphoton, l'impulsion transverse, l'angle azimuthal et le cosinus de l'angle polaire entre les deux photons. Le bruit de fond lie a la mauvaise identification des jets et des electrons isoles est estime a partir des donnees et soustrait a l'echantillon de donnees initial. Les resultats, domines par l'erreur systematique, sont ensuite compares aux predictions des generateurs avec parton shower (PYTHIA, SHERPA) et aux predictions NLO (DIPHOX) et NNLO (2γNNLO) des generateurs partoniques. Avec 4.9 fb-1 de donnees a √(s) = 7 TeV et 5.9 fb-1 a √(s) = 8 TeV, une premiere observation d'une nouvelle resonance dans le canal diphoton a ete faite par ATLAS. Avec l'integralite des donnees, soit ∼25 fb-1, la decouverte dans le canal diphoton est etablie. Afin d'evaluer d'eventuelles tensions avec les predictions du Modele Standard, l'erreur sur la mesure des couplages de cette particule avec les bosons vecteurs doit etre reduite autant que possible; cela a ete fait avec l'ensemble de la statistique en isolant les evenements caracteristiques de la production par fusion de bosons vecteurs (VBF) et de la production associee aux bosons vecteurs (WH et ZH). Aucune deviation significative par rapport aux predictions du Modele Standard n'a ete observee a ce jour. (auteur)
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Etude des etats finals diphoton dans l'experience ATLAS au LHC: Mesure de sections efficaces differentielles, decouverte d'une nouvelle resonance dans la recherche du boson de Higgs et etude de ses proprietes
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 188 p.
- Report number
- FRNC-TH--11345
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 52006919
- Subject category
- S72: PHYSICS OF ELEMENTARY PARTICLES AND FIELDS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ATLAS DETECTOR; CERN LHC; COUPLING; DATA ANALYSIS; ELECTROMAGNETIC PARTICLE DECAY; GAMMA DETECTION; HIGGS BOSONS; PARTICLE IDENTIFICATION; PARTICLE PRODUCTION; RADIATIVE DECAY; RESONANCE
- Descriptors DEC
- ACCELERATORS; BOSONS; CYCLIC ACCELERATORS; DATA PROCESSING; DECAY; DETECTION; ELEMENTARY PARTICLES; MEASURING INSTRUMENTS; PARTICLE DECAY; PROCESSING; RADIATION DETECTION; RADIATION DETECTORS; STORAGE RINGS; SYNCHROTRONS
Optional Information
- Notes
- 177 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses