Suche nach dem Higgs-Boson im Zerfallskanal H WW eny e myny my mit dem D0-Detektor

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach dem Higgs-Boson.rn Dazu wurden die Daten des D0-Experimentes am Fermi National rn Accelerator Laboratory analysiert. Diese stammen ausrn Proton-Antiproton-Kollisionen, welche vom Tevatron-Beschleuniger beirn einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s)=1.96 TeV erzeugtrn wurden. Der Datensatz umfasst mit einer integrierten Luminosität vonrn 9.7 fb^-1 den vollen RunII, welcher von April 2002 bisrn September 2011 aufgezeichnet wurde. Die Suche wurde für dreirn unterschiedliche Modelle durchgeführt: Das Standardmodell, einrn fermiophobes Higgs-Modell und ein Modell mit einer viertenrn Fermiongeneration. Zusätzlich wurde der Wirkungsquerschnitt derrn nicht resonanten WW-Produktion gemessen.rnrn Dazu wurden Daten mit einem Elektron, einem Myon und fehlenderrn Transversalenergie im Endzustand untersucht. Dieser Endzustand wirdrn beim Zerfall eines Higgs-Bosons in zwei W-Bosonen mit anschließendemrn Zerfall in ein Elektron, ein Myon und zwei Neutrinos erwartet undrn weist die größte Sensitivität für die Suche am Tevatron auf.rnrn Weder für das Standardmodell noch für die erweiterten Modelle konntern ein Hinweis auf ein Higgs-Signal gefunden werden. Deshalb wurdenrn obere Grenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt für diern einzelnen Modelle bestimmt. Die oberen Grenzen für Higgs-Bosonen imrn Rahmen des Standardmodells reichen von 28*sigma_SM für einrn Higgs-Boson mit einer Masse von 100 GeV bis zu einemrn Ausschluss des Standardmodell-Higgs-Bosons im Bereich zwischen 160rn und 167 GeV mit 95% Vertrauensniveau. Damit ist der inrn dieser Arbeit beschriebene Kanal der einzige Kanal amrn D0-Experiment, welcher eine ausreichend hohe Sensitivität erreicht,rn um allein ein Higgs-Boson im hohen Massenbereich auszuschließen. Fürrn ein Higgs-Boson mit 125 GeV Masse sind die Ergebnisse sowohlrn mit der Signal+Untergrund- als auch mit der Untergrund-Hypothesern kompatibel. rn Im Rahmen des fermiophoben Higgs-Modells wurden oberen Grenzenrn zwischen 2*sigma_FHM und 4*sigma_FHM imrn Massenbereich zwischen 100 und 170 GeV bestimmt. Für diern betrachteten Modelle mit einer vierten Fermiongeneration konnte einrn Higgs-Boson in einem weiten Massenbereich zwischen 135 undrn 220 GeV mit 95% Vertrauensniveau ausgeschlossen werden.rnrn Die Messung des Wirkungsquerschnitts der nicht-resonantenrn WW-Produktion ist die genaueste Messung fürrn sqrt(s)=1.96 TeV. Der gemessene Wirkungsquerschnitt beträgtrn sigma_ppbar->WW^em=11.1 +- 0.6 (stat.) +- 0.6 (syst.) pbrn und bestätigt damit die theoretische NLO-Vorhersage im Rahmen ihrerrn Unsicherheiten.rn

The subject of this thesis is the search for the Higgs boson. Datarn of the D0 experiment at the Fermi National Accelerator rn Laboratory is analyzed for this purpose. The collected datarn results from proton antiproton collisions produced by the Tevatron withrn a center of mass energy of sqrt(s)=1.96 TeV. The data setrn corresponds to an integrated luminosity of 9.7 fb^-1 forrn the full RunII, collected between April 2002 and September 2011. Thern analysis was performed for three different models: The Standardrn Model, a fermiophobic Higgs model and a model with a fourthrn generation of leptons. In addition, a measurement of thern non-resonant WW production cross section was performed.rnrn The analyzed data contains one electron, one muon and missingrn transverse energy as it is expected from the decay of a Higgs bosonrn via two W bosons. This is the most sensitive channel at thern Tevatron.rnrn Neither for the Standard Model nor for the alternative models a hintrn for a Higgs boson was found. Therefore, the data was used torn determine upper limits on the production cross section for thern individual models. For the Standard Model, the upper limits rangern from 28*sigma_SM for a Higgs boson with a mass ofrn 100 GeV to an exclusion of the Standard Model Higgs boson inrn the range of 160 to 167GeV at 95% confidence level. Thern channel, examined in this thesis, is the only one at the D0rn experiment excluding a Higgs boson in the high mass range by itself.rn For a Higgs boson with a mass of 125 GeV the result isrn compatible with both the signal+background and the background-onlyrn hypothesis.rnrn The upper limits for the fermiophobic Higgs model range fromrn 2*sigma_FHM to 4*sigma_FHM in the mass rangern between 100 and 170 GeV. A Higgs boson within the modelrn with a fourth lepton generation is excluded in the mass rangern between 135 and 220 GeV at 95% confidence level.rnrn The measurement of the cross section of the non-resonant WWrn production is the most precise one for a center of mass energy ofrn sqrt(s)=1.96 TeV. The obtained result of sigma_ppbar-> WW^em=11.1 +- 0.6 (stat.) +- 0.6 (syst.) pbrn is consistent with the NLO theory prediction.rn