Repository logo

Browsing by Author "Krzysiak, Janina"

  • Thumbnail Image
    Item
    Searching for Beyond-the-Standard-Model Physics Using Signatures with Tau Leptons in the Final State at the ATLAS Experiment
    (Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Krzysiak, Janina; Brückman de Renstrom, Paweł; Wolter, Marcin; Obłąkowska-Mucha, Agnieszka; Bluj, Michał; Kalinowski, Artur
    Głównym tematem niniejszej rozprawy są poszukiwania ciężkich, nienaładowanych bozonów Higgsa rozpadających się na dwa leptony tau. Istnienie takich bozonów jest przewidywane w niektórych modelach spoza Modelu Standardowego, jak na przykład w modelach z dwoma dubletami Higgsa i w Minimalnym Supersymetrycznym Modelu Standardowym (MSSM). Poszukiwania obejmowały przedział mas od 200 GeV do 2.5 TeV i wykorzystywały dane ze zderzeń protonów, które zostały zebrane przez detektor ATLAS na LHC w latach 2015-2018 przy energii środka masy równej 13 TeV. Analiza była podzielona na dwie rundy. W pierwszej rundzie grupa wykonująca analizę korzystała ze strategii używanej we wcześniejszej wersji analizy, w której badano tylko dane z lat 2015 i 2016. Głównym zadaniem autorki wewnątrz grupy była walidacja estymacji tła z dżetami QCD niepoprawnie zidentyfikowanymi jako leptony tau, w zdarzeniach, w których jeden lepton tau rozpada się na leptony, a drugi na hadrony i neutrino (‘kanał rozpadu tau lep tau had). W tej rundzie analizy nie stwierdzono obecności nowych bozonów. Wyznaczono nowe limity wykluczające ich istnienie powyżej pewnych wartości iloczynu przekroju czynnego na produkcję bozonu i współczynnika rozgałęzienia bozonu na dwa leptony tau (limit niezależny od modelu) oraz w pewnych obszarach przestrzeni fazowej dwóch wersji modelu MSSM (limit zależny od modelu). W drugiej rundzie analizy wprowadzono ulepszenia strategii. Zdaniem autorki było stworzenie modeli uczenia maszynowego do rozróżniania sygnału i tła w kanale rozpadu tau lep tau had. Celem było uzyskanie poprawy czułości analizy względem używania standardowej zmiennej dyskryminacyjnej, którą była zmienna masowa mtotT. Wytrenowano zboostowane (wzmacniane) drzewa decyzyjne oraz sieci neuronowe sparametryzowane masa˛ używając zmiennych masowych i kinematycznych. Najlepszą czułość uzyskano stosując zboostowane drzewa decyzyjne; oczekiwany limit niezależny od modelu został poprawiony o maksymalnie 67.5% i 28.6% dla zdarzeń z niskimi masami sygnałowymi, odpowiednio w stanach końcowych z i bez dżetów b. W momencie składania tej pracy analiza jest ciągle w toku. W rozprawie poruszane są jeszcze dwa tematy. Pierwszym są teoretyczne rozważania o możliwym związku między problemem ‘nienaturalnie dostrojonej’ masy bozonu Higgsa i problemem stałej kosmologicznej, w kontekście warunków Veltmana i Pauliego na kasowanie się rozbieżności oraz w kontekście Modelu Standardowego jako efektywnej teorii pola. Omówiona jest również możliwa rola dodatkowych bozonów Higgsa. Ta część rozprawy jest skutkiem współpracy między autorką a Stevenem Bassem. Drugim tematem jest walidacja ATLAS-owych próbek Monte Carlo z leptonami tau. W ramach walidacji sprawdzane były: polaryzacja, współczynniki rozgałęzienia i rozkłady zmiennych kinematycznych leptonów tau oraz rozkłady zmiennych wejściowych do zboostowanego drzewa decyzyjnego używanego do identyfikacji leptonów tau w eksperymencie ATLAS.