Studium rozpadu Higgsova bosonu na experimentu ATLAS na LHC

• Název práce v jazyce práce (slovenština): Studium rozpadu Higgsova bosonu na experimentu ATLAS na LHC
• Název práce v češtině: Studium rozpadu Higgsova bosonu na experimentu ATLAS na LHC
• Název v anglickém jazyce: Study of the Higgs boson decay at the ATLAS experiment at the LHC
• Klíčová slova: LHC, ATLAS, Higgs, rozpad, tau lepton
• Klíčová slova anglicky: LHC, ATLAS, Higgs, decays, tau lepton
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: slovenština
• Ústav: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
• Vedoucí / školitel: Mgr. Daniel Scheirich, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 12.11.2015
• Datum zadání: 13.11.2015
• Datum potvrzení stud. oddělením: 13.05.2016
• Datum a čas obhajoby: 21.06.2016 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 26.05.2016
• Datum odevzdání tištěné podoby: 26.05.2016
• Datum proběhlé obhajoby: 21.06.2016
• Oponenti: doc. RNDr. Pavel Řezníček, Ph.D.

Zásady pro vypracování

Student se obeznámí s elementárními aspekty Standardního modelu a rolí, kterou v něm hraje Higgsův boson. Seznámí se s experimentem ATLAS na LHC a se základy rekonstrukce Higgsova bosonu v rozpadech H --> τ τ, kde se oba tau leptony rozpadají leptonově. Pomocí nástroje ROOT analyzuje data a z druhé periody nabírání dat na LHC (tzv. Run 2) a porovná je s Monte Carlo (MC) simulací. Pomocí simulovaných dat provede optimalizaci selekce, tzn. určí hodnoty selekčních kritérií tak, aby vybraný vzorek obsahoval maximální počet signálních rozpadů s co nejvíce potlačeným pozadím.

Seznam odborné literatury

T. Davídek, R. Leitner: Elementární částice od prvních objevů po současné experimenty, Matfyzpress 2012
http://root.cern.ch

Předběžná náplň práce

Higgsův boson je poslední objevená elementární částice, která dovršuje tzv. Standardní model elementárních částic a interakcí. Standardní model popisuje dynamiku a interakce subatomárních elementárních částic, ze kterých se skládá veškerá známá hmota ve vesmíru. Jedná se o fyzikální teorii mikrosvěta zformulovanou již v 60tých letech 20. století, jejíž předpovědi od té doby úspěšně odolávají přísnému testování v experimentech na stále výkonnějších urychlovačích částic. Higgsův boson, jehož existenci Standardní model předpovídá, hraje ve Standardním modelu důležitou roli související se zavedením hmotových členů (neboli hmoty částic) do rovnic popisujících dynamiku částic.

Na svůj objev si Higgsův boson musel počkat až do roku 2012, kdy ho ve srážkách na urychlovači LHC pozorovaly nezávisle experimenty ATLAS a CMS. Protože se jedná o nestabilní částici, v experimentech ho pozorujeme pouze pomocí rozpadových produktů. Rozpad Higgsova bosonu na pár τ leptonů je nejdůležitější kanál pro měření vazby Higgsova bosonu na fermiony (tzn. částice se spinem 1/2, mezi které τ lepton patří), protože tento rozpad má dostatečně velikou pravděpodobnost (je to a čtvrtý nejčastější rozpad Higgsova bosonu) a zároveň je rekonstruovatelný s dobrou účinností a s dostatečně potlačeným pozadím od jiných fyzikálních procesů. Právě optimalizace selekčních kritérií, do které student přispěje, hraje klíčovou roli pro dosažení významné statistické signifikance výsledků měření v tomto rozpadovém kanále. Student se tak zapojí do práce na předním světovém experimentu, případně bude moci pokračovat v podobných analýzách i v dalším studiu