Search for a spin-zero particle in Higgs boson decays or top-associated production using the ATLAS detector

Resum

Aquesta tesi conté dues cerques de partícules pseudoescalars lleugeres utilitzant 140 fb⁻¹ de dades de col·lisions protó-protó (𝑝𝑝) a una energia en el centre de masses de 13 TeV, recopilades pel detector ATLAS al LHC durant la Run 2. Ambdues cerques se centren en estats finals amb múltiples 𝑏, utilitzant tècniques innovadores per a la identificació de quarks 𝑏. Només es consideren esdeveniments amb dos leptons, per tal de reduir les contribucions de processos hadrònics difícils de modelar. La primera cerca explora la producció de pseudoescalars lleugers en desintegracions del bosó de Higgs, 𝐻 → 𝑎𝑎, amb una massa del bosó 𝑎 entre 12 i 60 GeV. Cada pseudoescalar es desintegra en dos quarks 𝑏, 𝑎 → 𝑏𝑏, la qual cosa resulta en un estat final amb quatre quarks 𝑏 en total. El bosó de Higgs es produeix en associació amb un bosó 𝑍 que es desintegra en electrons o muons. No s'observa cap excés significatiu d’esdeveniments respecte a la predicció del Model Estàndard. S’estableixen límits superiors amb un nivell de confiança del 95% per a la fracció de desintegració del bosó de Higgs en dos pseudoescalars lleugers, BR(𝐻 → 𝑎𝑎 → 4𝑏), d’entre un 3% i un 25%. La segona cerca se centra en la producció de pseudoescalars lleugers en associació amb quarks top, 𝑡𝑡𝑎. Aquest mecanisme de producció permet explorar el rang de masses del pseudoescalar entre 12 i 100 GeV. Es requereix que el parell 𝑡𝑡 es desintegri leptònicament en electrons, muons o tots dos. El pseudoescalar lleuger s’estudia a través de la seva desintegració en quarks 𝑏. Com que no s’observa cap excés significatiu, es presenten límits superiors per a la secció eficaç de producció d’un pseudoescalar lleuger en associació amb quarks top, 𝜎(𝑝𝑝 → 𝑡𝑡𝑎) × BR(𝑎 → 𝑏𝑏). Aquests límits varien entre 0,1 i 0,9 pb⁻¹.

Data del Ajut	11 de març 2025
Idioma original	Anglès
Supervisor	Immaculada Riu Dachs (Director/a)