Search for Associated W and Higgs Boson Production in p(p)over-bar Collisions at root s=1.96 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Intrinsic flavor violation for massive neutrinos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Search for Three-Jet Resonances in pp Collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for neutral minimal supersymmetric standard model Higgs bosons decaying to tau pairs produced in association with b quarks in pp̄ collisions at √s=1.96TeV

We report results from a search for neutral Higgs bosons produced in association with b quarks using data recorded by the D0 experiment at the Fermilab Tevatron Collider and corresponding to an integrated luminosity of 7.3fb-1. This production mode can be enhanced in several extensions of the standard model (SM) such as in its minimal supersymmetric extension (MSSM) at high tan β. We search for Higgs bosons decaying to tau pairs with one tau decaying to a muon and neutrinos and the other to hadrons. The data are found to be consistent with SM expectations, and we set upper limits on the cross section times branching ratio in the Higgs boson mass range from 90 to 320GeV/c2. We interpret our result in the MSSM parameter space, excluding tan β values down to 25 for Higgs boson masses below 170GeV/c2. © 2011 American Physical Society.

Search for the standard model Higgs boson in ZH→ + -bb̄ production with the D0 detector in 9.7fb -1 of pp̄ collisions at √s=1.96TeV

We present a search for the standard model (SM) Higgs boson produced in association with a Z boson in 9.7fb -1 of pp̄ collisions collected with the D0 detector at the Fermilab Tevatron Collider at √s=1.96TeV. Selected events contain one reconstructed Z→e +e - or Z→μ +μ - candidate and at least two jets, including at least one jet identified as likely to contain a b quark. To validate the search procedure, we also measure the cross section for ZZ production in the same final state. It is found to be consistent with its SM prediction. We set upper limits on the ZH production cross section times branching ratio for H→bb̄ at the 95% C.L. for Higgs boson masses 90≤M H≤150GeV. The observed (expected) limit for M H=125GeV is 7.1 (5.1) times the SM cross section. © 2012 American Physical Society.

Estudo de Monte Carlo da produção de nova ressonância neutra decaindo em dois bósons vetoriais no experimento CMS

Pós-graduação em Física - IFT

Searching for an invisibly decaying Higgs boson in e+e-, eγ, and γγ collisions

Higgs bosons can have a substantial invisible branching ratio in many extensions of the Standard Model, such as models where the Higgs bosons decay predominantly into light or massless weakly interacting Goldstone bosons. In this work, we examine the production mechanisms and backgrounds for invisibly decaying Higgs bosons at the Next Linear e+e- Collider operating in the modes e+e-, eγ, and γγ. We demonstrate that such machine is much more efficient to survey for invisibly decaying Higgs bosons than the Large Hadron Collider at CERN.

QCD sum rule approach to the s->d gamma contribution to the Omega(-)->Xi(-)gamma radiative decay

QCD sum rules are used to calculate the contribution of the short-distance single-quark transition s-->d gamma to the amplitudes of the hyperon radiative decay Omega(-)-->Xi(-) gamma. We reevaluate the Wilson coefficient of the effective operator responsible for this transition. We obtain a branching ratio which is comparable to the unitarity limit.

Di-electron spectrum at mid-rapidity in p+p collisions at root s=200 GeV

We report on the mid-rapidity mass spectrum of di-electrons and cross sections of pseudoscalar and vector mesons via e(+) e(-) decays, from root s = 200 GeV p + p collisions, measured by the large-acceptance experiment STAR at the Relativistic Heavy Ion Collider. The ratio of the di-electron continuum to the combinatorial background is larger than 10% over the entire mass range. Simulations of di-electrons from light-meson decays and heavy-flavor decays (charmonium and open charm correlation) are found to describe the data. The extracted omega -> e(+) e(-) invariant yields are consistent with previous measurements. The mid-rapidity yields (dN/dy) of phi and J/psi are extracted through their di-electron decay channels and are consistent with the previous measurements of phi -> K+ K- and J/psi -> e(+) e(-). Our results suggest a new upper limit of the branching ratio of the eta -> e(+) e(-) of 1.7 x 10(-5) at the 90% confidence level.

Constraining anomalous Higgs boson interactions

The recently announced Higgs boson discovery marks the dawn of the direct probing of the electroweak symmetry breaking sector. Sorting out the dynamics responsible for electroweak symmetry breaking now requires probing the Higgs boson interactions and searching for additional states connected to this sector. In this work, we analyze the constraints on Higgs boson couplings to the standard model gauge bosons using the available data from Tevatron and LHC. We work in a model-independent framework expressing the departure of the Higgs boson couplings to gauge bosons by dimension-six operators. This allows for independent modifications of its couplings to gluons, photons, and weak gauge bosons while still preserving the Standard Model (SM) gauge invariance. Our results indicate that best overall agreement with data is obtained if the cross section of Higgs boson production via gluon fusion is suppressed with respect to its SM value and the Higgs boson branching ratio into two photons is enhanced, while keeping the production and decays associated to couplings to weak gauge bosons close to their SM prediction.

Messung der K 0 L e + e - e + e - und K 0 L my + my - e + e - Zerfallsraten

Das NA48 Experiment am CERN misst die direkte CP-Verletzung im System der neutralen Kaonen aus der Zerfallsrate von kurzlebigen undlanglebigen neutralen Kaonen in zwei Pionen.Des Weiteren gestattet der experimentelle Aufbau den Nachweis seltenener Kaonzerfaelle.In dieser Dissertation werden Zerfaelle des langlebigen Kaons in Endzustaende mit vier Leptonen untersucht. Fuer das Verzweigungsverhaeltnis von K_L -> e+e-e+e- ergibt sich(3.94E-8 +/- 0.40E-8).Fuer das von K_L -> mu+mu-mu+mu- ergibt sich (3.08E-9 +/- 0.71E-9).Fuer den Leptonenzahl verletzenden ZerfallK_L -> mu(+/-)mu(+/-)e(-/+)e(-/+) wirdeine obere Grenze von 3.5E-10 (CL=90%) gesetzt.

Messung des Verzweigungsverhältnisses des seltenen Zerfalls Ks -> gamma gamma mit dem NA48-Detektor

Die Daten, die im Jahr 2000 mit dem NA48-Detektoraufgenommen wurden,werden in dieser Arbeit dazuverwendet, das Verzweigungsverhältnis des ZerfallsK_s -> gamma gamma zu bestimmen.Zur Reduktion der Unsicherheit auf diese Messungwurde ausserdem das Verhältnis der Zerfallsbreitender Zerfälle K_l -> gamma gamma undK_l -> 3 pi^0:Gamma(K_l -> gamma gamma)/Gamma(K_l -> 3 pi^0)gemessen. Für das Verzweigungsverhältnis vonK_s -> gamma gamma existiert eine eindeutige undendliche Vorhersage in der Ordnung O(p^4) derChiralen Störungstheorie (CHPT) vonBR(K_s -> gamma gamma)(O(p^4)) = (2,1 +- 0,1)x10^(-6).Alle bisherigen Messungen befanden sich in guterÜbereinstimmung mit dieser Vorhersage.Die Ergebnisse der für diese Arbeit durchgeführten Analyse lauten:

Heavy neutrinos and rare decays

In dieser Dissertation wird der seltene Zerfall K_L->emu imRahmen eines verallgemeinerten Standardmodells detailliertstudiert. In diesem Prozess bleibt die zu einer gegebenen Familie gehoerende Leptonenzahl nicht erhalten. Deswegenwerden unsere Untersuchungen im Rahmen der SU(2)_L x U(1)_Y-und SU(2)_R x SU(2)_L x U(1)_{B-L}-Modelle mit schwerenMajorana-Neutrinos ausgefuehrt. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit betreffen dieBerechnung des Verzweigungsverhaeltnisses fuer den ZerfallK_L->emu. Im SU(2)_L x U(1)_Y-Modell mit schwerenMajorana-Neutrinos wird eine deutliche Steigerung desVerzweigungsverhaeltnisses gefunden, jedoch liegen dieerhaltenen Ergebnisse um einige Groessenordnungen unter derjetzigen experimentellen Grenze. Benutzt man das gewaehlte,auf der SU(2)_R x SU(2)_L x U(1)_{B-L}$-Eichgruppebasierende Modell mit Links-Rechts-Symmetrie, dann erhoehtdie Anwesenheit der links- und rechtshaendigen Stroeme inden Schleifendiagrammen deutlich den Wert desVerzweigungsverhaeltnisses. Dadurch koennen sich Werte inder Naehe der aktuellen experimentellen Grenze vonB(K_L->emu) < 4.7 x 10^{-12} ergeben. Um unsere Ergebnisse zu untermauern, wird die Frage derEichinvarianz bei diesem Zerfallsprozess auf demEin-Schleifen-Niveau mit besonderer Aufmerksamkeitbehandelt. Ein sogenanntes ,,on-shell skeleton``Renormierungsschema wird benutzt, um die erste vollstaendigeAnalyse der Eichinvarianz fuer den Prozess K_L->emuauszufuehren.

Suche nach Endzuständen mit zwei Leptonen und fehlender transversaler Energie in pp-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 1.96 TeV

In der vorliegenden Arbeit wurden Daten aus Proton-Antiproton-Kollisionen analysiert, die im Zeitraum von April 2002 bis März 2004 mit dem DO-Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s) = 1.96 TeV am Tevatron-Beschleuniger am Fermi National Accelerator Laboratory aufgezeichnet wurden. Je nach Analyse entsprechen die verwendeten Datensätze integrierten Luminositäten von 158-252 pb^-1. Die Ereignisse wurden auf die Existenz von Higgs-Bosonen und Charginos und Neutralinos untersucht. Außerdem wurde eine Messung des Wirkungsquerschnittes der Paarproduktion von W-Bosonen durchgeführt. Für die Suchen nach Higgs-Bosonen wurden leptonische Endzustände mit zwei Elektronen bzw. einem Elektron und einem Myon untersucht, wie sie bei Zerfällen von Higgs-Bosonen über zwei W-Bosonen erwartet werden. Wegen des momentan zur Verfügung stehenden geringen Datensatzes ist nur möglich, die Daten auf die Existenz von Higgs-Bosonen zu untersuchen, wie sie innerhalb alternativer Modelle vorhergesagt werden. Aufgrund größerer Produktionswirkungsquerschnitte werden die Higgs-Bosonen mit erhöhter Rate erzeugt und werden somit schon bei niedrigen integrierten Luminositäten zugänglich. Bei der durchgeführten Analyse wurde eine gute Übereinstimmung der beobachteten Ereignisse mit der Erwartung aus Prozessen des Standardmodells gefunden. Da keine Evidenz für die Existenz von Higgs-Bosonen beobachtet wurde, wurden die Ergebnisse verwendet, um mit einem Vertrauensniveau von 95% eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis anzugeben. Durch eine Kombination der ee-, emu- und mumu-Endzustände erhält man eine obere Grenze zwischen 5.7 und 40.3 pb im Higgs-Massenbereich von 100-200 GeV. Die Ergebnisse zeigen, daß auch der hier verwendete Datensatz noch zu klein ist, um auch Higgs-Bosonen im Rahmen der alternativen Modelle zu entdecken bzw. auszuschließen. Um die assoziierte Produktion von Charginos und Neutralinos nachzuweisen, wurden ebenfalls Endzustände mit einem Elektron und einem Myon untersucht. Zur Verbesserung der Sensitivität wurde eine Kombination mit Analysen in ee- und mumu-Endzuständen durchgeführt. Da auch hier eine gute Konsistenz mit der Erwartung der Untergrundprozesse innerhalb des Standardmodells gefunden wurde, wurden ebenso obere Grenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis gesetzt. Die Ergebnisse werden im Rahmen des mSUGRA-Modells interpretiert. Es ergeben sich obere Grenzen zwischen 0.46 und 0.63 pb für Charginomassen im Bereich von 97 GeV bis 114 GeV. Dies stellt eine deutliche Verbesserung der bei früheren Messungen bei DO erhaltenen Ausschlußgrenzen dar. Allerdings ist es wiederum aufgrund des geringen Datensatzes nicht möglich, Punkte im mSUGRA-Parameterraum oberhalb der bei LEP gefundenen Grenzen auszuschließen. Die Ergebnisse können auch verwendet werden, um allgemeinere SUSY-Modelle einzuschränken, die ebenfalls entsprechende Beziehungen zwischen den Chargino- und Neutralino-Massen erfüllen. Den Hauptuntergrund bei diesen Suchen stellt die Paarproduktion von W-Bosonen dar. Es wurde zum ersten Mal im Rahmen des DO-Experimentes eine Messung des Wirkungsquerschnittes der W-Paarproduktion mit einer Signifikanz von mehr als 3 sigma durchgeführt. Es wird eine gute Übereinstimmung mit der Next-to-leading-order-Vorhersage der Theorie gefunden. Kombiniert man die ee-, emu- und mumu-Endzustände, ergibt sich ein Wirkungsquerschnitt von sigma(WW) = 13.35+4.65-3.99(stat) +0.77-1.05(syst) +-0.87(Lum) pb.

Suche nach einem leichten Higgs-Boson im Kanal WH ev e bb in pp-Kollisionen bei s=1.96 TeV am DO-Detektor des Tevatron

Eine wichtige Komponente des Standardmodells der Teilchenphysik bildet der Higgs-Mechanismus, der benötigt wird um den vom Standardmodell beschriebenen Teilchen Masse zu verleihen. Dieser Mechanismus beinhaltet jedoch ein weiteres schweres Elementarteilchen das bislang noch nich beobachtet werden konnte. Die Suche nach diesem Teilchen ist eines Hauptziele der derzeitigen Forschung an Teilchenbeschleunigern. Diese Arbeit untersucht die vom D0-Detektor am Tevatron des Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) aufgezeichneten Daten von ppbar-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt{s}=1.96 TeV, um im Kanal WH -> enu bb nach einem leichten Higgs-Boson zu suchen. Darüber hinaus wird der Produktionswirkungsquerschnitt der Wbb-Produktion ermittelt. Für die Analyse stand eine integrierte Luminosität von L=255pb^{-1} zur Verfügung. Zur Selektion dieser Prozesse, werden Ereignisse ausgewählt, die Elektronen und fehlenden Transversalimpuls enthalten, sowie mindestens zwei Jets, die sich als b-Jets identifizieren lassen. Um eine effiziente Selektion zu erhalten, wurden Schnitte auf verschiedene Kenngrößen entwickelt, getestet und optimiert. Aus den selektierten Ereignissen wird der Wbb-Wirkungsquerschnitt ermittelt, der für Ereignisse angegeben wird, in denen die b-Quarks p_T>8 GeV und |eta|<3 erfüllen. Der unter Berücksichtigung des Verzweigungsverhältnisses BR(W->enu)=0.108 errechnete Wert ist sigma(Wbb)=21.8 pb (+15.5; -20.0 pb(sys+stat)). Wegen der geringen Signifikanz der Messung von etwa 1.2sigma wurden die Ereigniszahlen auch zur Berechnung einer oberen Grenze auf den Wirkungsquerschnitt verwendet, die sich bei einem Konfidenzniveau von 95% zu sigma^95(Wbb)=60.9pb ergibt. Ebenso wurden Grenzen auf den WH-Produktionswirkungsquerschnitt ermittelt. Dafür wurde die statistische Methode von Feldman und Cousins angewandt, nachdem sie nach den Vorschlägen von Conrad et al. erweitert worden war, um systematische Unsicherheiten zu berücksichtigen. Für ein Standardmodell Higgs-Boson der Masse 115 GeV kann eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt von sigma^{95} (WH)=12.2pb angegeben werden. Für höhere Massen bis 135 GeV werden ähnliche Grenzen ermittelt.