Measurements of Higgs boson properties in associated production with top quarks with the ATLAS detector

Ana Luísa Moreira de Carvalho

Key information

Authors:

Ana Luísa Moreira de Carvalho (Ana Luísa Moreira de Carvalho)

Supervisors:

Patrícia Conde Muíño (Patrícia Conde Muíño); José Ricardo Morais Silva Gonçalo

Published in

11/20/2023

Abstract

Medições da produção associada de bosões de Higgs com quarks top foram realizadas utilizando 139 fb−1 de dados recolhidos pela experiência ATLAS no LHC, em eventos com H → b ¯b. A secção eficaz de ttH¯ (H → b $\bar{b}$) foi medida de forma diferencial em bins do momento transverso do bosão de Higgs. Foi observado um excesso de eventos relativamente à previsão do fundo com uma significância estatística de 1.0σ (2.7σ esperada). A força do sinal foi medida: 0.35 ± 0.20(stat.) +0.30 −0.28(syst.). As propriedades de carga-paridade da interação de Yukawa entre o quark top e o bosão de Higgs foram medidas pela primeira vez no canal H → b ¯b em eventos de ttH¯ e tH. O valor medido do ângulo de mistura de CP é 11◦+52◦ −73◦ . Medições da produção associada de pares de quarks top com jatos c foram realizadas utilizando 140 fb−1 de dados. O valor da secção eficaz de tt¯+ ≥ 2c é ∼ 30% superior ao esperado. Estudos relacionados com o desenvolvimento do sistema de trigger da experiência ATLAS foram também realizados. Para a Run 3, triggers dedicados a medidas da produção exclusiva de pares de jatos, combinando informação do detetor central e do AFP, foram implementados. Para a fase de alta luminosidade do LHC, o desempenho de um sistema de trigger que reconstrói traços em hardware em eventos com um par de muões foi estudado, utilizando uma simulação em software. Measurements of Higgs boson production in association with top quarks were performed using 139 fb−1 of data collected with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider. The analyses target events with one or two electrons or muons in the final state and the H → b ¯b decay mode. The ttH¯ (H → b ¯b) cross-section was measured differentially in bins of Higgs boson transverse momentum. An excess of events over the predicted background hypothesis was observed with a significance of 1.0σ (2.7σ expected). The signal strength was measured to be 0.35 ± 0.20(stat.) +0.30 −0.28(syst.). The charge-parity (CP) structure of the top-Higgs Yukawa coupling was measured for the first time in the H → b ¯b channel and targeting the ttH¯ and tH production processes. Novel angular variables based on the reconstructed top quarks transverse momenta were used to discriminate between different CP scenarios. The mixing angle between CP-even and CP-odd couplings is measured to be 11◦+52◦ −73◦ . The analyses sensitivity is limited by systematic uncertainties associated with the modelling of the dominant tt¯+ ≥ 1b background. Measurements of top quark pair production in association with c-jets were performed using 140 fb−1 of data. The cross-section of tt¯+ ≥ 2c is found to be ∼ 30% larger than predicted. Studies related to the development of the ATLAS trigger system were also performed. For Run 3, triggers targeting the central exclusive production of jets were implemented, combining the central and AFP detectors. For the High-Luminosity LHC, the performance of a hardware tracking trigger in signatures with two muons was evaluated using a software emulation.