Procura do bóson de Higgs no canal de decaimento H → W+ W- →+ν-ν utilizando a técnica de elemento de matriz no experimento CMS do CERN

Nesta dissertação apresento as atividades que foram desenvolvidas durante o período de mestrado, que teve como objetivo o desenvolvimento da Técnica de Análise de dados através do Método de Elemento de Matriz (ME) para procura do Bóson de Higgs no experimento CMS. A proposta foi utilizar uma técnica de análise de dados relativamente nova, conhecida como Método do Elemento de Matriz (ME). Esta técnica foi desenvolvida e utilizada recentemente para aplicação na física do quark top nos experimentos D0 e CDF do Tevatron (FERMILAB). Entretanto, ainda não existem estudos envolvendo a aplicação da mesma para a física do Higgs no LHC. O método de ME foi aplicado na procura do Higgs no canal de decaimento H → W+ W- →+ν-ν, qual os estudos atuais apontam como sendo um dos canais com maior potencial de descoberta, principalmente nesta fase inicial em que a estatística ainda será muito limitada.

Observação de eventos de dijatos de alto pT separados por uma lacuna de rapidez no contexto de BFKL no CMS

Apresenta-se neste trabalho um estudo da produção de eventos de dijatos com alto momentum transverso separados por uma lacuna de rapidez, na topologia de jato+lacuna+jato, nos primeiro período de coleta de dados do CMS a √s = 7 TeV, isto é, para baixa luminosidade (1034cm-2s-1). A escala dura do evento é apresentada na forma dos dois jatos e da lacuna de rapidez no estado final. No contexto de BFKL, uma escada de glúons é trocada no canal t do espalhamento partônico. O processo acima foi simulado com o gerador HARDCOL (1), onde é implementado o cálculo de BFKL até ordem dominante de logaritmo ln s. As amostras foram simuladas e reconstruídas pelo software do CMS. Como evento de fundo dominante, temos a combinação de um evento de QCD com eventos de empilhamento na mesma colisão de feixe no LHC, onde observamos o excesso de dados sobre os eventos de fundo. Através do estudo dos jatos e da baixa atividade na região da lacuna, mostra-se a possibilidade de se observar os eventos com lacuna de rapidez a √s = 7 TeV.

Obtenção de um limite para a largura do bóson de Higgs no experimento CMS via H→ ZZ → (4e, 4, 2e2)

Apresenta-se neste trabalho um estudo sobre a largura de decaimento total do bóson de Higgs através do canal H→ ZZ → (4e, 4, 2e2). Segundo o Modelo Padrão da Física de Partículas Elementares, um bóson de Higgs com massa de 126 GeV deve ter uma largura de decaimento total ΓH = 4.15 MeV, muito abaixo da resoluções dos experimentos instalados no LHC. Isto impede uma medida direta sobre os eventos da ressonância. Recentemente foi proposto limitar ΓH a partir da relação entre a taxa de eventos observados na região da ressonância e na região off-shell. Utilizando o pacote de análise desenvolvido pela colaboração CMS obteve-se um limite de ΓH < 31.46(12.82) MeV em 95(68.3)% CL combinando os dados coletados pelo LHC em colisões pp em √s = 7 TeV (5.1fb-1) e em √s = 8 TeV (19.7fb -1).

CMS physics technical design report, volume II: Physics performance

CMS is a general purpose experiment, designed to study the physics of pp collisions at 14 TeV at the Large Hadron Collider ( LHC). It currently involves more than 2000 physicists from more than 150 institutes and 37 countries. The LHC will provide extraordinary opportunities for particle physics based on its unprecedented collision energy and luminosity when it begins operation in 2007. The principal aim of this report is to present the strategy of CMS to explore the rich physics programme offered by the LHC. This volume demonstrates the physics capability of the CMS experiment. The prime goals of CMS are to explore physics at the TeV scale and to study the mechanism of electroweak symmetry breaking - through the discovery of the Higgs particle or otherwise. To carry out this task, CMS must be prepared to search for new particles, such as the Higgs boson or supersymmetric partners of the Standard Model particles, from the start- up of the LHC since new physics at the TeV scale may manifest itself with modest data samples of the order of a few fb(-1) or less. The analysis tools that have been developed are applied to study in great detail and with all the methodology of performing an analysis on CMS data specific benchmark processes upon which to gauge the performance of CMS. These processes cover several Higgs boson decay channels, the production and decay of new particles such as Z' and supersymmetric particles, B-s production and processes in heavy ion collisions. The simulation of these benchmark processes includes subtle effects such as possible detector miscalibration and misalignment. Besides these benchmark processes, the physics reach of CMS is studied for a large number of signatures arising in the Standard Model and also in theories beyond the Standard Model for integrated luminosities ranging from 1 fb(-1) to 30 fb(-1). The Standard Model processes include QCD, B-physics, diffraction, detailed studies of the top quark properties, and electroweak physics topics such as the W and Z(0) boson properties. The production and decay of the Higgs particle is studied for many observable decays, and the precision with which the Higgs boson properties can be derived is determined. About ten different supersymmetry benchmark points are analysed using full simulation. The CMS discovery reach is evaluated in the SUSY parameter space covering a large variety of decay signatures. Furthermore, the discovery reach for a plethora of alternative models for new physics is explored, notably extra dimensions, new vector boson high mass states, little Higgs models, technicolour and others. Methods to discriminate between models have been investigated. This report is organized as follows. Chapter 1, the Introduction, describes the context of this document. Chapters 2-6 describe examples of full analyses, with photons, electrons, muons, jets, missing E-T, B-mesons and tau's, and for quarkonia in heavy ion collisions. Chapters 7-15 describe the physics reach for Standard Model processes, Higgs discovery and searches for new physics beyond the Standard Model.

Search for resonances in the dijet mass spectrum from 7 TeV pp collisions at CMS

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of the Lambda(b) cross section and the (Lambda)over-bar(b) to Lambda(b) ratio with J/psi Lambda decays in pp collisions at root s=7 TeV CMS Collaboration

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First Measurement of Bose-Einstein Correlations in Proton-Proton Collisions at root s=0.9 and 2.36 TeV at the LHC

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Measurement of the Polarization of W Bosons with Large Transverse Momenta in W plus jets Events at the LHC

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Search for Supersymmetry at the LHC in Events with Jets and Missing Transverse Energy

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Measurement of the weak mixing angle with the Drell-Yan process in proton-proton collisions at the LHC

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Is the LHC observing the pseudoscalar state of a two-Higgs-doublet model?

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Observation of long-range, near-side angular correlations in proton-proton collisions at the LHC

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Search for new physics with same-sign isolated dilepton events with jets and missing transverse energy at the LHC

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Measurement of the inclusive W and Z production cross sections in pp collisions at root s = 7 TeV with the CMS experiment

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Performance of tau-lepton reconstruction and identification in CMS

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