Search for a doubly charged Higgs boson decaying to same-sign W bosons in a triplet-doublet extension of the standard model with the Atlas detector at the LHC

par Venugopal Ellajosyula

Thèse de doctorat en Physique des Particules et Astroparticules

Sous la direction de Cristinel Diaconu.

Soutenue le 18-12-2017

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) , en partenariat avec Centre de physique des particules de Marseille (laboratoire) .

Le président du jury était Mossadek Talby.

Le jury était composé de Sabine Kraml, Gilbert Moultaka.

Les rapporteurs étaient Jean-Baptiste de Vivie de Régie, Emmanuel Perez.

  • Titre traduit

    Recherche d'un boson de higgs doublement chargé se désintégrant en deux bosons W de même signe dans l’extension triplet-doublet du modèle standard avec le détecteur Atlas au LHC


  • Résumé

    La recherche de bosons scalaires de charge électrique +2 se désintégrant en deux bosons W de même charge est effectuée en analysant un échantillon de données collectées en 2015 et 2016 à une énergie de centre de masse de 13 Tev au LHC auprès du détecteur ATLAS, correspondant à une luminosité intégrée de 36.1 fb$^{-1}$. Cette recherche est motivée par un modèle comprenant une extension du secteur scalaire grâce à l'ajout d'un triplet. Il propose une explication à la masse des neutrinos et prédit une riche phénoménologie autour des bosons scalaires de charge +1 et +2 ainsi que des deux nouveaux bosons neutres, en plus d'un aux propriétés identiques à celles du boson de Higgs du MS. Le boson doublement chargé est produit par paires dans les collisions proton-proton et se désintègre majoritairement en bosons W. L'intervalle de masse exploré est situé entre 200 et 700 GeV, en utilisant des signatures expérimentales qui incluent plusieurs leptons, de l'énergie transverse manquante et des jets. L'analyse avec trois leptons dans l'état final est décrite dans cette thèse. Une combinaison de l'analyse avec deux, trois et quatre leptons est réalisée pour augmenter la sensibilité. Une interprétation statistique des résultats donne une limite inférieure en masse de 220 GeV. Ceci constitue la première recherche expérimentale de ce modèle dans cet espace de paramètres auprès d'un collisionneur.

    mots clés mots clés

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  • Résumé

    A search for doubly charged scalar bosons decaying to W boson pairs is performed using a data sample corresponding to an integrated luminosity of 36.1 fb$^{-1}$ collected by the ATLAS detector at the LHC at a centre-of-mass energy of 13 TeV in 2015 and 2016. The search is guided by a model including an extension of the scalar sector through a scalar triplet which provides an explanation of neutrino masses. Such a model predicts a rich phenomenology that includes singly- and doubly-charged bosons, and two new neutral bosons, besides a boson whose properties are identical to the SM Higgs boson. The doubly-charged bosons are produced by pairs in proton-proton collisions and decay predominantly into W bosons. The mass range from 200 to 700 GeV is explored using experimental signatures including several leptons, missing transverse energy and jets. The analysis in the final state of three leptons is described in this thesis. A combination of the analysis in two, three, and four leptons is used to enhance sensitivity. A statistical interpretation of the results gives an observed lower bound on the mass of 220 GeV. This is the first search of this model in this parameter space at the colliders.


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