Search for avor-changing neutral current top quark decays t—›Hq, with H—›bb, in pp collisions at √s = 8 TeV with the ATLAS detector

Abstract

Esta tesis presenta la búsqueda de decaimientos del quark top, via corrientes neutras que cambian el sabor, a quarks tipo u (q = u; c) y a el bosón de Higgs del modelo estándar. El análisis busca eventos donde un quark top decae a Wb y el W decae en leptones, mientras que el otro quark top decae a Hq. El estudio se basa en colisiones protón-protón a una energía en el centro de masa de √ s = 8 TeV obtenidas en 2012 con el detector ATLAS del Large Hadron Collider del CERN, usando una muestra de 20.3 fb-1. Los datos corresponden a eventos con un electrón o muon aislado y al menos cuatro jets en el estado final. La búsqueda explota la alta multiplicidad de quarks b que caracterizan la señal, empleando un discriminante basado en la verosimilitud que utiliza las diferencias cinemáticas entre la señal y el fondo (el cual está dominado por eventos tt—›WbWb). No se observan eventos en exceso del fondo esperado. Los límites de un 95% de confianza para el proceso observado (esperado) son de 0.56% (0.42%) para t —›Hc y de 0.61% (0.64%) para t—›Hu. Los límites de esta búsqueda han sido combinados con las búsquedas en los canales con modos de decaimiento H—› y H—›WW*; tt , logrando mejorar significativamente la sensibilidad. Los límites de un 95% de confianza para la combinación observada (esperada) es de 0.46% (0.25%) para t—› Hc y 0.45% (0.29%) para t ! Hu respectivamente. Los límites correspondientes en el acoplamiento | tcH| y | tuH| son de 0.13 (0.10) y 0.13 (0.10) respectivamente. Estos son los límites directos más restringidos en la búsqueda de interacciones tqH hasta el momento.

In this dissertation a search for avour-changing neutral currents in the decay of a top quark to an up-type quark (q = u; c) and the Standard Model Higgs boson, where the Higgs boson decays to bb, is presented. The analysis searches for top quark pair events in which one top quark decays to Wb, with the W boson decaying leptonically, and the other top quark decays to Hq. The search is based on pp collisions at √s = 8 TeV recorded in 2012 with the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider and uses an integrated luminosity of 20.3 fb-1. Data are analyzed in the lepton+jets final state, characterized by an isolated electron or muon with moderately high transverse momentum and at least four jets. The search exploits the high multiplicity of b jets characteristic of signal events, and employs a likelihood discriminant that uses the kinematic differences between the signal and the background, which is dominated by tt—›WbWb decays. No significant excess of events above the background expectation is found. The observed (expected) upper limits on the t—›Hc and t—›Hu branching ratios are 0.56% (0.42%) and 0.61% (0.64%) respectively, at the 95% confidence level. The combination of this search with other ATLAS searches in the H—›

and H—›WW*,tt decay modes significantly improves the sensitivity yielding observed (expected) upper limits on the t—›Hc and t—›Hu branching ratios of 0.46% (0.25%) and 0.45% (0.29%) respectively, at the 95% confidence level. The corresponding combined ob- served (expected) upper limits on the | tcH| and | tuH| couplings are 0.13 (0.10) and 0.13 (0.10) respectively. These are the most restrictive direct bounds to date on tqH interactions measured so far.