Repository logo

Browsing by Author "Grzelak, Katarzyna"

  • Thumbnail Image
    Item
    Search for new physics in the scalar sector using advanced τ lepton reconstruction and identification techniques in the ATLAS experiment
    (The Henryk Niewodniczański Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2025) Juzek, Monika; Brückman de Renstrom, Paweł; Sławińska, Magdalena; Bluj, Michał; Grzelak, Katarzyna; Obłąkowska-Mucha, Agnieszka
    Model Standardowy (SM) fizyki cząstek elementarnych, pomimo licznych potwierdzeń doświadczalnych, a w szczególności odkrycia bozonu Higgsa w 2012 roku, pozostaje teorii niepełną. Nie wyjaśnia on takich zjawisk jak masy neutrin, ciemna materia czy asymetria między materią a antymaterią we Wszechświecie. Liczne proponowane rozszerzenia SM, takie jak np. Two-Higgs-Doublet Model (2HDM) oraz Minimalny Supersymetryczny Model Standardowy (MSSM), przewidują istnienie dodatkowych cząstek, w tym naładowanych bozonów Higgsa. Celem niniejszej rozprawy jest poszukiwanie sygnałów nowej fizyki w sektorze skalarnym z wykorzystaniem leptonów τ w danych zderzeń proton-proton zebranych przez detektor ATLAS podczas Run-2 akceleratora LHC przy energii w środku masy √s= 13 TeV, odpowiadających łącznej scałkowanej świetlności 140 fb−1. Analiza koncentruje się na poszukiwaniach naładowanych bozonów Higgsa (H^±) w kanale rozpadu H^± → τ^± ν_τ , badając dwie sygnatury stanów końcowych: τ+dżety oraz τ+lepton (elektron lub mion), w zakresie mas 80-3000 GeV. W ramach pracy opracowano i zoptymalizowano metodę szacowania tła pochodzącego od dżetów błędnie identyfikowanych jako hadronowe rozpady τ (τ_(had-vis)), opartą na współczynnikach Fake-Factor (FF). Niepewność wyznaczenia tego tła stanowi jedno z głównych źródeł niepewności systematycznej poszukiwania H^± w całym zakresie masy. Zastosowano metodę dopasowania do kształtu (template-fit method) do uwzględnienia składu dżetów gluonowych i kwarkowych w obszarach sygnałowych. Otrzymane współczynniki FF zostały zweryfikowane w obszarach kontrolnych, uzyskując dobrą zgodność z danymi. Analiza niepewności systematycznych wykazała, że główne źródło niepewności stanowi¡ ciężkie dżety kwarkowe błędnie klasyfikowane jako τ_(had-vis). Nie stwierdzono istotnych odchyleń od przewidywań Modelu Standardowego. Ustalono górne ograniczenia na poziomie 95% przedziału ufności dla iloczynu przekroju czynnego i częstości rozpadu B〖(H〗^± → τ^± ν_τ), w zakresie od 4.51 pb do 0.4 fb, w zależności od masy H^±. Dla niskich mas (80-130 GeV) odpowiada to ograniczeniom na B(t → bH^± ) ×B〖(H〗^± → τ^± ν_τ) w zakresie 0.27%-0.04%. Przedstawiono również wkład autora w rozwój Systemu Kontroli Detektora (DCS) dla Półprzewodnikowego Detektora śladów (SCT) oraz w prace modernizacyjne nad nowym Detektorem śladów ITk przygotowywanym na fazę wysokiej świetlności LHC (HL-LHC). Dodatkowo przeprowadzono badania obejmujące walidację polaryzacji i korelacji spinowych leptonów τ w próbkach Monte Carlo oraz opracowanie narzędzi Rivet do analizy próbek Monte Carlo z leptonami τ w stanie końcowym, wykorzystywanych w eksperymencie ATLAS. Wyniki pracy wpisuj¡ się w szeroki program badawczy eksperymentu ATLAS, obejmujący zarówno rozwój infrastruktury detektora, jak i zaawansowane analizy danych w poszukiwaniu fizyki wykraczającej poza Model Standardowy.