Search for the Higgs-Boson in the two photon decay channel

Author: 
Martin Stieben
Date: 
Aug 2011

Thesis Type:

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Suche nach Ereignissen, in denen ein in Protonkollision entstandenes Higgs-Boson im Endzustand in zwei Photonen übergegangen ist. Die verwendeten Daten wurden seit Januar 2011 vom CMS-Detektor am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf aufgezeichnet und entsprechen einer integrierten Luminosität von 881pb⁻¹. Es erfolgt eine Rekonstruktion des invarianten Massenspektrums von Zwei-Photon-Ereignissen, in dem nach einem statistischen Überschuss im Massenbereich von 114 bis 150GeV/c² , für den der Zerfall H →γγ-Zerfällen wurde aufgrund der starken Ähnlichkeit der Signaturen von Photonen und Elektronen in den Kalorimetern des CMS-Detektors die Selektion von Elektron-Positron-Ereignissen und Analyse der Resonanz im entsprechenden invarianten Massenspektrum aus Z°→e⁺e⁻-Zerfällen durchgeführt. Es erfolgt ein Fit an die invarianten Massenspektren und ein Vergleich mit Monte-Carlo simulierten Ereignissen. Die analysierte Datenmenge reicht allerdings nicht aus, um ein Higgs-Boson nachweisen oder hinreichend sicher ausschließen zu können.

This Bachelor thesis presents a search for events containing a Higgs boson produced in proton collision decaying into two photons. The invariant mass spectrum of two-photon-events is reconstructed using 881pb⁻¹ of data collected by the CMS detector at the LHC at CERN in Geneva since January 2011. A search for the Higgs boson in the invariant mass spectrum is performed in a mass range between 114 and 150GeV/c² where the H →γγ decay is relevant.
To develop a strategy for the H →γγ analysis the Z°→e⁺e⁻ decay is analysed first because of the similar signatures of photons and electrons in the calorimeters of the CMS detector. Also a fit to the invariant mass spectra and a comparison between data and Monte-Carlo simulated events is done for these processes. As a result of this analysis the amount of analysed data is still too small to be able to detect or exclude a Standard Modell Higgs boson in the mentioned mass range.