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.

Messung der Lebensdauer des 0 -Hyperons mit dem NA48-Detektor

Zu den Hauptcharakteristika von Teilchen gehoert - neben der Masse - die Lebensdauer. Die mittlere Lebensdauer des Xi0-Hyperons, die sich aus der mittleren Lebensdauer des Xi--Hyperons ueber die Delta I=1/2-Regel theoretisch voraussagen laesst, wurde bereits mehrfach experimentell bestimmt. Die neueste Messung aus dem Jahr 1977 besitzt jedoch eine relative Unsicherheit von 5%, was sich mit Daten neuerer Experimente deutlich verbessern laesst. Die mittlere Lebensdauer ist ein wichtiger Parameter bei der Bestimmung des Matrixelements Vus der Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix in semileptonischen Xi0-Zerfaellen. Im Jahre 2002 wurde mit dem NA48-Detektor eine Datennahme mit hoher Intensitaet durchgefuehrt, bei der unter anderem etwa 10^9 Xi0-Zerfallskandidaten aufgezeichnet wurden. Davon wurden im Rahmen dieser Arbeit 192000 Ereignisse des Typs "Xi0 nach Lambda pi0" rekonstruiert und 107000 Ereignisse zur Bestimmung der mittleren Lebensdauer durch Vergleich mit simulierten Ereignissen verwendet. Zur Vermeidung von systematischen Fehlern wurde die Lebensdauer in zehn Energieintervallen durch Vergleich von gemessenen und simulierten Daten ermittelt. Das Ergebnis ist wesentlich genauer als bisherige Messungen und weicht vom Literaturwert (tau=(2,90+-0,09)*10^(-10)s) um (+4,99+-0,50(stat)+-0,58(syst))% ab, was 1,7 Standardabweichungen entspricht. Die Lebensdauer ergibt sich zu tau=(3,045+-0,015(stat)+-0,017(syst))*10^(-10)s. Auf die gleiche Weise konnte mit den zur Verfuegung stehenden Daten erstmals die Lebensdauer des Anti-Xi0-Hyperons gemessen werden. Das Ergebnis dieser Messung ist tau=(3,042+-0,045(stat)+-0,017(syst))*10^(-10)s.

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

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.

Combination of Tevatron Searches for the Standard Model Higgs Boson in the W+W- Decay Mode

We combine searches by the CDF and D0 collaborations for a Higgs boson decaying to W+W-. The data correspond to an integrated total luminosity of 4.8 (CDF) and 5.4 (D0) fb-1 of p-pbar collisions at sqrt{s}=1.96 TeV at the Fermilab Tevatron collider. No excess is observed above background expectation, and resulting limits on Higgs boson production exclude a standard-model Higgs boson in the mass range 162-166 GeV at the 95% C.L.

Combined Tevatron upper limit on gg->H->W+W- and constraints on the Higgs boson mass in fourth-generation fermion models

We combine results from searches by the CDF and D0 collaborations for a standard model Higgs boson (H) in the process gg->H->W+W- in p=pbar collisions at the Fermilab Tevatron Collider at sqrt{s}=1.96 TeV. With 4.8 fb-1 of integrated luminosity analyzed at CDF and 5.4 fb-1 at D0, the 95% Confidence Level upper limit on \sigma(gg->H) x B(H->W+W-) is 1.75 pb at m_H=120 GeV, 0.38 pb at m_H=165 GeV, and 0.83 pb at m_H=200 GeV. Assuming the presence of a fourth sequential generation of fermions with large masses, we exclude at the 95% Confidence Level a standard-model-like Higgs boson with a mass between 131 and 204 GeV.

The Tevatron Higgs exclusion limits and theoretical uncertainties: A critical appraisal

We examine the exclusion limits set by the CDF and D0 experiments on the Standard Model Higgs boson mass from their searches at the Tevatron in the light of large theoretical uncertainties on the signal and background cross sections. We show that when these uncertainties are consistently taken into account, the sensitivity of the experiments becomes significantly lower and the currently excluded mass range M-H = 158-175 GeV could be entirely reopened. The necessary luminosity required to recover the current sensitivity is found to be a factor of two higher than the present one. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Limits on anomalous couplings from Higgs boson production at the Tevatron

We estimate the attainable limits on the coefficients of dimension-6 operators from the analysis of Higgs boson phenomenology, in the framework of a SUL(2) x U-Y(1) gauge-invariant effective Lagrangian. Our results, based on the data sample already collected by the collaborations at Fermilab Tevatron, show that the coefficients of Higgs-vector boson couplings can be determined with unprecedented accuracy. Assuming that the coefficients of all blind operators are of the same magnitude, we are also able to impose more restrictive bounds on the anomalous vector-boson triple couplings than the present limit from double gauge boson production at the Tevatron collider.

Combination of Tevatron Searches for the Standard Model Higgs Boson in the W+W- Decay Mode

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Combined Tevatron upper limit on gg -> H -> W+W- and constraints on the Higgs boson mass in fourth-generation fermion models

We combine results from searches by the CDF and D0 collaborations for a standard model Higgs boson (H) in the process gg -> H -> W+W- in p (p) over bar collisions at the Fermilab Tevatron Collider at root s = 1.96 TeV. With 4.8 fb(-1) of integrated luminosity analyzed at CDF and 5.4 fb(-1) at D0, the 95% confidence level upper limit on sigma(gg -> H) x B(H -> W+W-) is 1.75 pb at m(H) = 120 GeV, 0.38 pb at m(H) = 165 GeV, and 0.83 pb at m(H) = 200 GeV. Assuming the presence of a fourth sequential generation of fermions with large masses, we exclude at the 95% confidence level a standard-model-like Higgs boson with a mass between 131 and 204 GeV.

Limits on anomalous couplings from higgs boson production at the fermilab tevatron collider

We estimate the attainable limits on the coefficients of dimension-6 operators from the analysis of Higgs boson phenomenology, in the framework of a SU L(2) × U y(1) gauge-invariant effective Lagrangian. Our results, based on the data sample already collected by the collaborations at Fermilab Tevatron, show that the coefficients of Higgs-vector boson couplings can be determined with unprecedented accuracy. Assuming that the coefficients of all blind operators are of the same magnitude, we are also able to impose mere restrictive bounds on the anomalous vector-boson triple couplings than the present limit from double gauge boson production at the Tevatron collider.

Testing anomalous Higgs couplings in triple photon production at the Tevatron collider

We derive bounds on Higgs and gauge-boson anomalous interactions using the CDF data for the process pp̄ → γγγ + X. We use a linearly realized SU L(2) X U Y(1) invariant effective Lagrangian to describe the bosonic sector of the Standard Model, keeping the fermionic couplings unchanged. All dimension-six operators that lead to anomalous Higgs interactions involving γ and Z are considered. We also show the sensitivity that can be achieved for these couplings at Fermilab Tevatron upgrades. © 1998 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Search for Higgs bosons predicted in two-Higgs-doublet models via decays to tau lepton pairs in 1.96 TeV proton-antiproton collisions

We present the results of a search for Higgs bosons predicted in two-Higgs-doublet models, in the case where the Higgs bosons decay to tau lepton pairs, using 1.8 inverse fb of integrated luminosity of proton-antiproton collisions recorded by the CDF II experiment at the Fermilab Tevatron. Studying the observed mass distribution in events where one or both tau leptons decay leptonically, no evidence for a Higgs boson signal is observed. The result is used to infer exclusion limits in the two-dimensional parameter space of tan beta versus m(A).

Search for Higgs bosons predicted in two-Higgs-doublet models via decays to tau lepton pairs in 1.96 TeV proton-antiproton collisions

We present the results of a search for Higgs bosons predicted in two-Higgs-doublet models, in the case where the Higgs bosons decay to tau lepton pairs, using 1.8 inverse fb of integrated luminosity of proton-antiproton collisions recorded by the CDF II experiment at the Fermilab Tevatron. Studying the observed mass distribution in events where one or both tau leptons decay leptonically, no evidence for a Higgs boson signal is observed. The result is used to infer exclusion limits in the two-dimensional parameter space of tan beta versus m(A).