| dc.date.accessioned |
2015-06-09T10:37:41Z |
und |
| dc.date.accessioned |
2017-10-24T12:03:53Z |
|
| dc.date.available |
2015-06-09T10:37:41Z |
und |
| dc.date.available |
2017-10-24T12:03:53Z |
|
| dc.date.issued |
2015-06-09T10:37:41Z |
|
| dc.identifier.uri |
http://radr.hulib.helsinki.fi/handle/10138.1/4777 |
und |
| dc.identifier.uri |
http://hdl.handle.net/10138.1/4777 |
|
| dc.title |
Searching for degenerate Higgs bosons using a profile likelihood ratio method |
en |
| ethesis.discipline |
Physics |
en |
| ethesis.discipline |
Fysiikka |
fi |
| ethesis.discipline |
Fysik |
sv |
| ethesis.discipline.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/3434818f-62d6-4ad2-9c9b-7a86be9cf8e6 |
|
| ethesis.department.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/3acb09b1-e6a2-4faa-b677-1a1b03285b66 |
|
| ethesis.department |
Institutionen för fysik |
sv |
| ethesis.department |
Department of Physics |
en |
| ethesis.department |
Fysiikan laitos |
fi |
| ethesis.faculty |
Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten |
sv |
| ethesis.faculty |
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta |
fi |
| ethesis.faculty |
Faculty of Science |
en |
| ethesis.faculty.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/8d59209f-6614-4edd-9744-1ebdaf1d13ca |
|
| ethesis.university.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/50ae46d8-7ba9-4821-877c-c994c78b0d97 |
|
| ethesis.university |
Helsingfors universitet |
sv |
| ethesis.university |
University of Helsinki |
en |
| ethesis.university |
Helsingin yliopisto |
fi |
| dct.creator |
Heikkilä, Jaana Kristiina |
|
| dct.issued |
2015 |
|
| dct.language.ISO639-2 |
eng |
|
| dct.abstract |
ATLAS and CMS collaborations at the Large Hadron Collider have observed a new resonance consistent with the standard model Higgs boson. However, it has been suggested that the observed signal could also be produced by multiple nearly mass-degenerate states that couple differently to the standard model particles.
In this work, a method to discriminate between the hypothesis of a single Higgs boson and that of multiple mass-degenerate Higgs bosons was developed. Using the matrix of measured signal strengths in different production and decay modes, parametrizations for the two hypotheses were constructed as a general rank 1 matrix and the most general 5 x 4 matrix, respectively. The test statistic was defined as a ratio of profile likelihoods for the two hypotheses.
The method was applied to the CMS measurements. The expected test statistic distribution was estimated twice by generating pseudo-experiments according to both the standard model hypothesis and the single Higgs boson hypothesis best fitting the data. The p-value for the single Higgs boson hypothesis was defined from both expected test statistic distributions, and it was (8.0 ± 0.3)% and (11.0±0.3)%, respectively. In addition to this, a p-value was also estimated in an alternative way using a χ2 distribution, fitted to the pseudo-experiments for the standard model Higgs boson hypothesis. The resulting p-value was 10.8%. Thus the three estimates yield similar p-values for the single Higgs boson hypothesis.
These results suggest that the CMS data is compatible with the single Higgs boson hypothesis, as in the standard model. Furthermore, the result is insensitive to choice of the single Higgs boson hypothesis used to derive it, and it does not depend on the precise shape of the test statistic distribution. The developed method can be applied also to other arbitrarily-sized matrices, and it takes into account the uncertainties on the measurements, missing elements of data, and possible correlations. This thesis is an extensive description of the method that has also been published in EPJC (David, Heikkilä and Petrucciani), and the method has been used in the final Run 1 Higgs combination and properties article (CMS Collaboration, incl. Heikkilä). |
en |
| dct.abstract |
Suuren hadronitörmäyttimen kaksi koetta, ATLAS ja CMS, ovat havainneet uuden hiukkasen, joka on standardimallin Higgsin bosonin kaltainen. On kuitenkin ehdotettu, että havaittu signaali voisi aiheutua useasta, lähes samanmassaisista hiukkasista, jotka kytkeytyvät eri vahvuuksilla standardimallin hiukkasiin.
Työssä kehitettiin menetelmä, jonka avulla voidaan tutkia kuinka hyvin hypoteesi yhdestä Higgsin bosonista sopii mittaustuloksiin verrattuna hypoteesiin samanmassaisista Higgsin bosoneista. Nollahypoteesi ja yleinen hypoteesi parametrisoitiin vastaavasti asteen 1 matriisina sekä yleisimpänä 5 x 4 matriisina. Testisuure määriteltiin osamäärätestisuureen, eli hypoteesejä vastaavien uskottavuusfunktioiden suhdeluvun, avulla.
Menetelmää sovellettiin CMS-mittauksiin.Testisuureen odotettua jakaumaa arvioitiin näennäiskokeilla, jotka luotiin kahta lähtöasetelmaa - standardimallia sekä suurimman uskottavuuden estimaatteja - käyttäen. P-arvo nollahypoteesin mukaisessa tilanteessa määritettiin molemmista testisuureen odotetuista jakaumista ja saadut p-arvot olivat vastaavasti (8.0 ± 0.3)% sekä (11.0 ± 0.3)%. P-arvo määritettiin myös vaihtoehtoisella tavalla, jossa χ2 -jakauma sovitettiin siihen testisuureen odotettuun jakaumaan, joka arvioitiin standardimallin mukaisilla näennäiskokeilla. Tällöin p-arvo oli 10.8%. Tuloksena saadut kolme p-arvoa olivat näin ollen samansuuruisia.
Saadut tulokset osoittavat, että CMS-mittaustulokset ovat yhteensopivia nollahypoteesin eli yhden Higgsin bosonin hypoteesin kanssa, aivan kuten standardimallissa. Huomioitakoon, että saatu p-arvo ei riipu näennäiskokeiden luomiseen valitusta lähtöasetelmasta tai testisuureen odotetun jakauman tarkasta muodosta.
Työssä kehitettyä menetelmää voidaan soveltaa myös muihin mielivaltaisen kokoisiin matriiseihin, ja se huomioi mittausten virheet, puuttuvat mittaukset sekä mahdolliset korrelaatiot. Tämä työ on laajempi kuvaus menetelmästä, joka on myös julkaistu EPJC:ssä (David, Heikkilä ja Petrucciani) ja jota on käytetty CMS-kokeen lopullisessa Run 1 Higgs-kombinaatiojulkaisussa (CMS-kollaboraatio, ml. Heikkilä). |
fi |
| dct.language |
en |
|
| ethesis.language.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/languages/eng |
|
| ethesis.language |
English |
en |
| ethesis.language |
englanti |
fi |
| ethesis.language |
engelska |
sv |
| ethesis.thesistype |
pro gradu-avhandlingar |
sv |
| ethesis.thesistype |
pro gradu -tutkielmat |
fi |
| ethesis.thesistype |
master's thesis |
en |
| ethesis.thesistype.URI |
http://data.hulib.helsinki.fi/id/thesistypes/mastersthesis |
|
| dct.identifier.urn |
URN:NBN:fi-fe2017112252458 |
|
| dc.type.dcmitype |
Text |
|
