Rozpad Higgsova bosonu na dva miony na Future Circular Collider (FCC)

• Název práce v češtině: Rozpad Higgsova bosonu na dva miony na Future Circular Collider (FCC)
• Název v anglickém jazyce: Higgs boson decay to a pair of muons at Future Circular Collider (FCC)
• Klíčová slova: FCC|Higgsův boson
• Klíčová slova anglicky: FCC|Higgs boson
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: bakalářská práce
• Ústav: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Jana Faltová, Ph.D.
• Řešitel: Michal Sitko - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 16.11.2023
• Datum zadání: 02.01.2024
• Datum potvrzení stud. oddělením: 02.01.2024

Zásady pro vypracování

Future Circular Collider (FCC) je plánovaný budoucí téměř 100 km dlouhý urychlovač, který by mohl být vybudovaný kolem roku 2040 v laboratoři CERN. Jako první krok je plánován elektron-pozitronový urychlovač (FCC-ee), s pomocí kterého bychom provedli velmi přesná měření Standardního modelu, především Higgsova sektoru. Případné odchylky od předpovědí Standardního modelu by signalizovaly na novou fyziku za Standardním modelem.

Student(ka) bude zkoumat možnosti rekonstrukce a měření vzácného rozpadu Higgsova bosonu na dva miony na experimentu na urychlovači FCC-ee. Student(ka) identifikuje vhodná výběrová kritéria na potlačení pozadí. Dále zrekonstruuje hmotový pík Higgsova bosonu. Dále odhadne počty těchto událostí na FCC a porovná s prospekty pro LHC a HL-LHC.

K vypracování bude použit software vytvořený pro simulace FCC a softwarový balíček ROOT (C++).

Seznam odborné literatury

1/ Future Circular Collider Study. Volume 2: The Lepton Collider (FCC-ee) Conceptual Design Report, CERN-ACC-2018-0057
2/ CMS Collaboration, Evidence for Higgs boson decay to a pair of muons, JHEP 01 (2021) 148
3/ ATLAS Collaboration, A search for the dimuon decay of the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector, Phys. Lett. B 812 (2021) 135980
4/ ROOT software package, http://root.cern.ch

Předběžná náplň práce

V laboratoři CERN se už teď dělají plány na dobu, až skončí fyzikální program na urychlovači HL-LHC. Jedna z možností je výstavba téměř 100 km dlouhého urychlovače v okolí Ženevy- Future Circular Collider (FCC). Jako první krok je plánován elektron-pozitronový urychlovač (FCC-ee), s pomocí kterého bychom mohli provést velmi přesná měření Standardního modelu, především Higgsova sektoru. Případné odchylky od předpovědí Standardního modelu by signalizovaly na novou fyziku za Standardním modelem.

Student(ka) bude zkoumat možnosti rekonstrukce a měření vzácného rozpadu Higgsova bosonu na dva miony na experimentu na urychlovači FCC-ee. Student(ka) identifikuje vhodná výběrová kritéria na potlačení pozadí. Dále zrekonstruuje hmotový pík Higgsova bosonu. Odhadne počty těchto událostí na FCC a porovná s prospekty pro HL-LHC.

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

It is now high time to plan projects at the CERN laboratory for the time after the physics programme of the HL-LHC collider is over. One of the option is a nearly 100 km long collider in Geneva area - Future Circular Collider (FCC). An electron-positron collider (FCC-ee) is foreseen as a first step. The Standard Model measurements, with an emphasis on the Higgs sector, could be done with a very high precision using this machine. Deviations from the Standard Model predictions could be a hint of the new physics beyond the Standard Model.

The student will investigate the possibilities of reconstructing and measuring the rare decay of the Higgs boson into two muons in an experiment at the FCC-ee accelerator. The student will identify appropriate selection criteria for background suppression. The student will also reconstruct the Higgs boson mass peak. He/she will estimate the numbers of these events at the FCC and compare with the LHC and HL-LHC prospectus.