Изучение бозона Хиггса в канале распада H→WW(*) в эксперименте ATLAS на LHC тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.23, доктор наук Цукерман Илья Ильич

• Цукерман Илья Ильич
• доктор наук
• 2020

Оглавление диссертации доктор наук Цукерман Илья Ильич

ВВЕДЕНИЕ

1. Стандартный и нестандартный бозоны Хиггса

1.1. Бозон Хиггса Стандартной модели (СБХ)

1.1.1. Роль СБХ в физике высоких энергий

1.1.2. Экспериментальные и теоретические ограничения на массу СБХ к началу 21 века

1.1.3. Основные распады СБХ, его полная ширина и механизмы рождения в протон-протонных столкновениях при энергии несколько ТэВ

1.2. Нестандартный тяжелый бозон Хиггса (ТБХ)

1.2.1. Несовершенство Стандартной модели

1.2.2. Суперсимметрия

1.2.3. Расширенный хиггсовский сектор

1.2.4. Предсказания простейших моделей для ТБХ

2. Эксперимент ATLAS на LHC

2.1. Большой адронный коллайдер (LHC)

2.1.1. Адронные коллайдеры до LHC

2.1.2. Цели и задачи LHC

2.1.3. Краткая история LHC

2.1.4. Ускорительный комплекс LHC

2.1.5. Экспериментальные установки на LHC

2.2. Детектор ATLAS

2.2.1. Требования к многоцелевым детекторам на LHC

2.2.2. Общее описание установки ATLAS

2.2.3. Моделирование и реконструкция событий в установке ATLAS

2.3. Восстановление «объектов» в ATLAS

2.3.1. Восстановление электронов

2.3.2. Восстановление фотонов

2.3.3. Восстановление мюонов

2.3.4. Восстановление адронных струй

2.3.5. Восстановление вектора недостающей поперечной энергии

2.3.6. Восстановление вершин взаимодействия и тау-лептонов

3. Передний калориметр ATLAS

3.1. НИОКР по радиационно-стойкой калориметрии

3.1.1. Выбор концепции переднего калориметра ATLAS

3.1.2. Концепция интегрированного переднего калориметра на основе жидкоаргоновых дрейфовых трубок с малым зазором между электродами

3.1.3. Вклад в Письмо о Намерениях и Техническое Предложение ATLAS по моделированию поиска бозона Хиггса

3.2. Создание «модуля 0» переднего калориметра

3.2.1. Первые прототипы жидкоаргонового переднего калориметра и их характеристики

3.2.2. Конструкция "модуля 0" переднего калориметра

3.2.3. Тесты "модуля 0" переднего калориметра в пучках электронов

3.3. Создание полномасштабного переднего калориметра

3.3.1. Конструкция полномасштабного переднего калориметра

3.3.2. Тесты переднего калориметра в пучках электронов и пионов

3.3.3. Комбинированные тесты жидкоаргоновых калориметров

3.4. Запуск и прецизионное позиционирование переднего калориметра в эксперименте ATLAS

3.4.1. Электрические тесты, тесты электроники и набор мюонов

3.4.2. Прецизионное измерение поперечного расположения переднего калориметра относительно оси пучков LHC при Vs = 2,36 ТэВ и 7 ТэВ

3.5. Роль переднего калориметра в установке ATLAS

3.6. Возможные пути модернизации переднего калориметра

3.6.1. Краткий обзор минипроектов по модернизации

3.6.2. Проект по изучению электронного сигнала с переднего калориметра с имитацией условий HL-LHC

4. Изучение стандартного бозона Хиггса с массой 125 ГэВ

4.1. Первые результаты эксперимента ATLAS по h^WW^lvlv

4.1.1. Расчеты для канала распада h^WW^lvlv до запуска LHC

4.1.2. Расчеты на стадии запуска LHC

4.1.3. Анализ первых данных ATLAS с несмещенным триггером и с триггером на один лептон при Vs = 7 ТэВ

4.1.4. Анализ полной статистики данных ATLAS при Vs = 7 ТэВ

4.2. Обработка данных 2012 г. при Vs = 8 ТэВ и их объединение с данными при Vs = 7 ТэВ для поиска СБХ в канале h^WW*^lvlv

4.2.1. Первое свидетельство в пользу обнаружения СБХ в канале h^wW^lvlv

4.2.2. Результаты анализа полной статистики при Vs = 7 ТэВ и Vs = 8 ТэВ

4.3. Изучение свойств бозона Хиггса с массой 125 ГэВ в канале h^WW^Mv при Vs = 13 ТэВ

4.3.1. Изучение контрольной области Z-бозона

4.3.2. Изучение области сигнала от СБХ

4.3.3. Измерение сечения рождения СБХ

4.4. Открытие и исследование свойств СБХ в других каналах распада

4.4.1. Обнаружение бозона Хиггса СМ на LHC

4.4.2. Изучение констант связи бозона Хиггса при Vs = 7 и 8 ТэВ

4.4.3. Измерение спина и четности бозона Хиггса при Vs = 8 ТэВ

4.4.4. Изучение констант связи бозона Хиггса и измерение сечений его рождения при Vs = 13 ТэВ

4.5. Перспективы изучения свойств СБХ в экспериментах ATLAS и CMS на LHC и на адронных коллайдерах будущего

5. Поиск тяжелого бозона Хиггса в канале H^WW^fvfv в эксперименте ATLAS на LHC

5.1. Удобные для поиска каналы распада ТБХ

5.2. Поиск ТБХ при энергии Vs = 8 ТэВ

5.2.1. Первый поиск тяжелого бозона Хиггса в канале H^WW^ev^v

5.2.2. Результаты поиска ТБХ в канале H^WW^lvlv на полной статистике данных ATLAS при Vs = 8 ТэВ

5.3. Поиск ТБХ при Vs = 13 ТэВ

5.3.1. Результаты первого поиска тяжелого бозона Хиггса в канале H^WW^evjuv на данных 2015 - 2016 гг

5.3.2. Результаты поиска ТБХ в канале H^WW^ev^v на полной статистике данных 2015 - 2016 гг

5.3.3. Поиск ТБХ в канале H^WW^ev^v на полной статистике при 13 ТэВ

5.4. Перспективы поиска ТБХ в канале H^WW^lvlv при Vs = 14 ТэВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение 1. Изучение стандартного бозона Хиггса в механизмах рождения Vh и tth в канале h^WW в эксперименте ATLAS на LHC

П1.1. Результаты по рождению СБХ в механизме Vh

П1.1.1. Результаты при Vs = 7 - 8 ТэВ

П1.1.2. Результаты при Vs = 13 ТэВ на статистике 36 фб-1

П1.2. Результаты по рождению СБХ в механизме tth

П1.2.1. Результаты при Vs = 8 ТэВ

П1.2.2. Результаты при Vs = 13 ТэВ на статистике 36 фб-1

Приложение 2. Поиск тяжелого бозона Хиггса в канале H^WW^lvqq в эксперименте ATLAS на LHC

П2.1. Результаты по поиску TБХ в канале распада H^WW^tvqq при

7 ТэВ

П2.2. Результаты по поиску TБХ в канале распада H^WW^tvqq при

8 ТэВ

П2.3. Результаты по поиску ТБХ в канале H—WW-— Ivqq при 13 ТэВ 211 Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение бозона Хиггса в канале распада H→WW(*) в эксперименте ATLAS на LHC»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования

Три фундаментальных взаимодействия элементарных частиц: сильное, электромагнитное и слабое, описываются так называемой Стандартной моделью (СМ) [1-3]. Фундаментальными частицами СМ являются 12 фермионов (6 кварков и 6 лептонов), векторные калибровочные бозоны (восемь глюонов, фотон, W+, WZ0) и один скаляр - бозон Хиггса [4-9]. После открытия переносчиков слабого взаимодействия (W± и ^-бозонов) в Европейском центре ядерных исследований (CERN, Женева, Швейцария) в 1983 г. [10-13], самого тяжёлого из кварков (топ-кварка) в Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми (FNAL, Батавия, США) в 1994 году [14-15] и тау-нейтрино в 2000 г. там же [16], единственной не обнаруженной на опыте фундаментальной частицей СМ оставался бозон Хиггса (h, или СБХ). В СМ он обеспечивает массами все фундаментальные частицы (кроме безмассовых глюона, фотона и трех нейтрино), включая самого себя. Он должен обладать нулевым спином и положительной чётностью (JP = 0+). Масса самого бозона Хиггса (mh) не предсказывается в СМ; из соображений унитарности следует, что mh < 1 ТэВ. В противном случае, сечение парного взаимодействия W-бозонов друг с другом при высоких энергиях будет расходиться [17].

К середине 80-х годов прошлого века из экспериментов на наиболее мощных на то время ускорителях и коллайдерах было получено лишь ограничение снизу на массу бозона Хиггса на уровне нескольких десятков ГэВ. Поэтому уже в 1984 г. в CERN начал обсуждаться проект протон-протонного (pp) коллайдера с рекордной энергией в системе центра масс (с.ц.м.) 16 ТэВ и беспрецедентно высокой светимостью (1034 см-2с-1) [18] в тоннеле еще строившегося тогда электрон-позитронного (e+e-) коллайдера LEP [19] (CERN). Впоследствии этот суперускоритель был назван Большим адронным коллайдером (LHC).

К 1992 году образовались крупные международные сотрудничества физиков, которые начали реализацию проекта создания экспериментальных установок на LHC (ATLAS [20] и CMS [21]). Основными задачами этих экспериментов являлись проверка СМ в новом диапазоне энергий, поиск бозона Хиггса СМ в широком диапазоне масс (от -100 ГэВ до -1 ТэВ) и новых тяжёлых частиц. Установки ATLAS [22] и CMS [23] проектировались и строились в 1993 - 2008 гг. В 1990-х годах автор в составе группы физиков ИТЭФ участвовал в разработке методики калориметрии на основе жидкоаргоновых дрейфовых трубок. Соответствующий калориметр [24] был предложен для использования в области малых полярных углов, где требуется очень высокая радиационная стойкость аппаратуры. Передний калориметр должен был обеспечивать герметичность установок в целом и измерять энергии адронных струй, которые могут сопровождать рождение бозона Хиггса, а также векторную сумму импульсов попавших в него частиц, для восстановления недостающей поперечной энергии ETmiss в событии.

Усилиями научных групп из Университетов Аризоны (Тусон, США), Торонто и Карлтона (Канада) и ИТЭФ такой детектор был создан. В 2003 г. он облучался электронами и я-мезонами в диапазоне энергий 10 - 200 ГэВ в пучках суперсинхротрона (SPS) CERN. Моделирование отклика переднего калориметра осуществлялось с помощью пакетов программ GEANT3 [25] и GEANT4 [26]. Измеренные физические характеристики переднего калориметра оказались в согласии с расчётными и удовлетворяли требованиям к калориметрии на LHC под малыми углами [27-28].

В декабре 2009 г. коллайдер LHC [29] был запущен, увеличивая энергию столкновения протонов и наращивая светимость. Начался набор физических данных в экспериментах ATLAS и CMS. В составе международной рабочей группы физиков эксперимента ATLAS (HWW), с 2006 г. автор работал сначала над моделированием адронных струй [30], а затем осуществлял анализ данных для поиска СБХ в перспективном канале распада h^WW* [31-34].

В июле 2012 г. усилиями сотрудничеств ATLAS и CMS на LHС бозон Хиггса был обнаружен [35-36]. Для этого был использован полный образец событий при суммарной энергии протон-протонных столкновений Vs = 7 ТэВ (интегральная светимость около 5 фб-1) и часть образца событий при Vs = 8 ТэВ (5-6 фб-1). Измеренная масса СБХ оказалась близкой к 125 ГэВ. Канал h^WW^lvlv был одним из трех каналов распада, по сумме которых был сделан вывод об открытии новой частицы со значимостью более пяти стандартных отклонений (5 а) в каждом эксперименте. Автор в составе группы HWW занимался анализом указанного канала распада СБХ в эксперименте ATLAS.

Анализ полного образца событий 2011 - 2012 гг. (5 фб-1 при Vs = 7 ТэВ и 20 фб- 1 при Vs = 8 ТэВ) в эксперименте ATLAS показал, что сечения рождения, относительные вероятности основных каналов распада, константы связи, спин и четность СБХ согласуются с предсказаниями СМ в пределах погрешностей измерений [37-40]. Объединенные результаты сотрудничеств ATLAS и CMS по изучению бозона Хиггса при Vs = 7 - 8 ТэВ представлены в работах [41-42]. Что касается конкретного канала распада h^WW* в эксперименте ATLAS, то результаты соответствующего анализа, суммируются в [43-44]. Статистическая значимость сигнала от СБХ в этом канале превысила 5 а, сечение было измерено с точностью 27% в основном механизме рождения.

Сразу после успешного завершения первого периода работы LHC (20102012 годы) в CERN были проведены работы над программой модернизации самого ускорительного комплекса и экспериментальных установок. В 2017 и 2018 гг. LHC уже достиг светимости вдвое большей проектной, что позволило в течение 2015 - 2018 гг. набрать около 150 фб-1 данных в экспериментах ATLAS и CMS при энергии сталкивающихся протонов Vs = 13 ТэВ. К настоящему времени (середина 2020 г.) полностью завершен анализ данных 2015 - 2016 гг. (36 фб-1), по некоторым каналам распада СБХ обработана и статистика 2017 и 2018 гг. Сигнал от СБХ виден со значимостью 5 а в четырех основных механизмах рождения и пяти модах распада, включая и h^WW* [45-46]. В

канале h^WW*^ev^v в эксперименте ATLAS были измерены сечения рождения СБХ в двух механизмах рождения, причем по сравнению с результатами при Vs = 8 ТэВ удалось улучшить точность измерения сечения в основном механизме рождения в 1,5 раза [47].

Открытие бозона Хиггса в 2012 г. являлось безусловным триумфом Стандартной Модели. Как отмечается, например, в обзоре [48]: «Тем самым Стандартная Модель фундаментальных взаимодействий получила логическое завершение и приобрела статус стандартной теории». Однако, СМ не объясняет многих наблюдаемых явлений [49]; многие ее расширения содержат дополнительный (тяжелый) бозон Хиггса (H или ТБХ). Обнаружение такой частицы будет однозначно означать выход за пределы СМ; с другой стороны, ее необнаружение в широком диапазоне масс позволит ограничить количество теоретических моделей и сузить пространство параметров оставшихся моделей. Поиск ТБХ в экспериментах ATLAS и CMS проводился в тех же бозонных модах распада, что и СБХ. Ни в одной из мод распада значимого сигнала обнаружено не было. В частности, в эксперименте ATLAS в канале H^WW^lvtv были сначала установлены верхние пределы на сечение рождения ТБХ на 95% уровне достоверности (95% CL) при энергии LHC Vs = 8 ТэВ [50], а затем - в значительно более широком диапазоне масс - и при Vs = 13 ТэВ [51]; повышение энергии коллайдера с 8 до 13 ТэВ позволило продвинуться в область ранее недоступных масс (от 1,5 ТэВ до 4 ТэВ).

Личный вклад автора

Автор является членом международного сотрудничества ATLAS с момента его основания в 1992 г. будучи соавтором всех его более, чем 950 публикаций. Как соавтор Письма о Намерениях ATLAS [22] и Технического Предложения этого эксперимента [52], он внес существенный вклад в разработку методики радиационно-стойкой калориметрии для LHC на основе жидкого сцинтиллятора [53-54] и жидкоаргоновых дрейфовых трубок [55], а также определяющий вклад - в моделирование распада тяжелого бозона Хиггса в канале H^ZZ^ltvv. В дальнейшем автор в составе группы физиков ИТЭФ

занимался созданием «модуля-0» и полномасштабного переднего жидкоаргонового калориметра для эксперимента ATLAS [24], а также анализом и моделированием пучковых тестов последнего [27-28].

С 2006 по 2010 г. автор внес определяющий вклад в моделирование адронных струй для задачи поиска бозона Хиггса в канале H^WW* в составе упомянутой ранее группы HWW; его исследования нашли отражение в большом обзорном препринте [30] (он был соавтором в трех открытых отчетах ATLAS для этого препринта), основной статье о детекторе ATLAS [22] и еще трех открытых отчетах сотрудничества, прошедших рецензирование [56-58]. Результаты этой деятельности суммируются в трех внутренних отчетах ATLAS, написанных им самим. Для указанного моделирования автором была разработана компьютерная программа. Кроме того, им был предложен оригинальный метод прецизионного позиционирования переднего калориметра на основе анализа азимутальной симметрии событий с минимально смещенным триггером, который был проверен двумя его коллегами из сотрудничества ATLAS и затем реализован.

С 2010 г. в составе группы HWW автор занимался анализом двухлептонных событий сначала для поиска, а потом для изучения свойств СБХ в перспективном канале распада k^WW*^lvlv. Для этого анализа им были написаны компьютерные программы. Автор внес определяющий вклад в исследование т.н. контрольной области Z^-бозона, а также событий с минимально смещенным триггером, чтобы понять последствия наложения большого числа событий в одном пересечении пучков LHC; в итоге им были предложены (и реализованы группой HWW) кинематические критерии отбора адронных струй для этой задачи. Автором также были изучены свойства адронных струй, летящих под малыми полярными углами, проделано детальное сравнение экспериментальных данных с результатами математического моделирования методом Монте-Карло (MC). Кроме того, он исследовал поведение кинематики адронных струй в зависимости от числа наложенных событий. Им был предсказан, а затем в 2011 г. и обнаружен, эффект кластеризации низкоэнергетичных «ложных» струй на краю торцевого

калориметра, что явилось одним из толчков к серьезной модернизации пакета программ первичной реконструкции жидкоаргонового калориметра с 2012 г. Позднее автор занимался также анализом кинематики лептонов и адронных струй в области сигнала от СБХ при его рождении в механизме слияния векторных бозонов, им было проверено согласие между экспериментальными распределениями и результатами их MC-моделирования. Сначала он использовал свой собственный пакет программ, а позднее - более полный официальный пакет программ анализа, разработанный группой HWW. Автор внес существенный вклад в соответствующие публикации эксперимента ATLAS [31-34] и [43,47], а также вклад в важнейшую публикацию [35] и открытые отчеты, прошедшие внутреннее рецензирование сотрудничества, что отражено в его соавторстве в соответствующих внутренних отчетах группы HWW, а также в четырех внутренних отчетах эксперимента ATLAS, написанных им лично.

В 2013 - 2014 гг. автор внес определяющий вклад в сравнение кинематики реальных и смоделированных двухлептонных событий для поиска ТБХ в канале распада H^WW^lvlv при Vs = 8 ТэВ, им изучены корреляции различных кинематических переменных, предложены (и позднее реализованы группой HWW) критерии отбора. Для этих целей он модернизировал развитый им ранее пакет программ для изучения свойств СБХ. В 2015 - 2017 гг. автор участвовал в анализе данных, набранных при Vs = 13 ТэВ, для поиска ТБХ в упомянутом выше канале распада. Сигнал от ТБХ обнаружен не был, поэтому были поставлены верхние пределы на сечение его рождения при Vs = 8 ТэВ, и, в существенно большем интервале масс, при Vs = 13 ТэВ. Автор внес значительный вклад в публикации [50-51], подготовив четыре внутренних отчета ATLAS.

Автор неоднократно выступал с обзорными докладами, включая пленарные, о поиске и изучении бозона Хиггса на LHC, большая часть из которых опубликована в трудах международных и российских конференций [5964]. Он внес определяющий вклад в написание обзоров о поисках СБХ [65, 66].

Кроме того, автор лично принимал участие в дежурствах на пульте управления калориметрами ATLAS, отработав в общей сложности около пятидесяти 8-часовых смен, занимался калибровкой жидкоаргонового калориметра и участвует в работах по его модернизации.

C 2014 г. автор возглавляет группу из 10 физиков и инженеров НИЦ «Курчатовский институт» - ИТЭФ (далее: НИЦ КИ ИТЭФ) в эксперименте ATLAS. Под его руководством студентами МФТИ, МИФИ и МГУ защищено 4 магистерских и 3 бакалаврских дипломов по теме диссертации; двое студентов стали его аспирантами и работают над кандидатскими диссертациями по этой тематике. Автор также читает оригинальный курс лекций аспирантам НИЦ КИ ИТЭФ по экспериментальной физике элементарных частиц, который посвящен физике на адронных коллайдерах. Кроме того, результаты работы автора нашли отражение в докладах сотрудничества ATLAS на крупных международных конференциях [67-77] и его собственных выступлениях от имени эксперимента ATLAS [78-81].

Научная новизна и практическая ценность работы.

Поиск бозона Хиггса долгое время был задачей первостепенной важности современной физики высоких энергий. Более того, многими экспертами эта проблема рассматривалась как «проблема номер один» физики частиц еще в 1980-е годы [82-85]. В 2012 г. бозон Хиггса был обнаружен усилиями сотрудничеств ATLAS и CMS.

После открытия СБХ, важнейшей задачей является изучение таких его свойств, как константы связи, полные и дифференциальные сечения рождения в различных механизмах, относительные вероятности распада по определенным каналам, а также масса, спин и четность. Об обнаружении СБХ и впервые измеренных сечений его рождения в эксперименте ATLAS в канале h —WW* —>lvlv подробно говорится в диссертации. Важной задачей является и поиск ТБХ, причем изучаемый канал H—WW—lvlv рассматривается как перспективный. ТБХ пока не обнаружен, в диссертации представлены впервые

полученные верхние пределы на сечение его рождения по измерениям в этом канале в эксперименте ATLAS.

Подробное описание в диссертации радиационно-стойкого переднего калориметра установки ATLAS может представить интерес для физиков-экспериментаторов, планирующих эксперименты на суперколлайдерах следующего поколения.

Значительная часть диссертации послужит пособием для аспирантов и студентов, изучающих современную физику высоких энергий.

Представленная работа выполнена в рамках участия НИЦ КИ ИТЭФ в международном сотрудничестве ATLAS. Тема работы соответствует программе эксперимента ATLAS, а именно направлению, которое включает в себя изучение бозона Хиггса СМ и поиск новых частиц. Результаты положили начало созданию серии новых исследований как по уточнению уже измеренных его характеристик в канале распада h ^WW* ^Ivlv, так и по измерению дифференциальных и полных сечений его рождения при большей светимости и энергии LHC.

Положения, выдвигаемые на защиту На защиту диссертации выносятся следующие положения: 1) Изучение физических характеристик переднего калориметра установки ATLAS на основе жидкоаргоновых дрейфовых трубок [27, 28]: линейность его отклика с энергией, точность определения шкалы энергии адронных струй, энергетическое разрешение.

Передний калориметр, перекрывая область полярных углов от 0,8 до 6 градусов, дополняет остальную систему калориметров установки ATLAS, обеспечивая ее герметичность. Его назначение - измерение энергии адронных струй с разрешением не хуже 100%/Ve © 10% и вектора недостающей поперечной энергии, что важно для решения физических задач, рассмотренных в диссертации. В отличие от эксперимента CMS, передние калориметры интегрированы в торцевые калориметры, что минимизирует ухудшение энергетического разрешения установки в переходной области.

2) Моделирование и измерение верхних пределов на сечение рождения бозона Хиггса в канале h^WW*^evjuv по результатам обработки образцов событий с лептонами, соответствующих интегральной светимости 2 фб-1, при суммарной энергии протон-протонных столкновений Vs = 7 ТэВ в эксперименте ATLAS [31, 32].

3) Получение первого свидетельства в пользу сигнала от бозона Хиггса с массой менее 140 ГэВ в канале h^WW*^tvtv и его исключение с массой более 140 ГэВ по итогам обработки части статистики двухлептонных событий при Vs = 8 ТэВ и полной статистики при Vs = 7 ТэВ в эксперименте ATLAS [33- 35].

Этот анализ был составной частью комбинированного анализа трех основных каналов распада бозона Хиггса, который привел к его открытию (с массой около 125 ГэВ) в эксперименте ATLAS на LHC. Эксперимент CMS также обнаружил сигнал от бозона Хиггса со сходной массой на полной статистике данных при Vs = 7 ТэВ и части статистики при Vs = 8 ТэВ.

4) Обнаружение бозона Хиггса СМ в указанном канале распада со значимостью более 5 а и измерение сечения его рождения с точностью 22% по результатам анализа полной статистики событий с двумя лептонами 2011 - 2012 гг. при Vs = 7 ТэВ и Vs = 8 ТэВ в эксперименте ATLAS [43].

5) Подтверждение сигнала от бозона Хиггса СМ в канале распада h^WW*^ev^v и измерение его константы связи в основном механизме рождения с точностью в полтора раза лучшей, чем при Vs = 8 ТэВ по результатам анализа данных 2015 -2016 гг. с электроном и мюоном в конечном состоянии при Vs = 13 ТэВ в эксперименте ATLAS [45].

6) Измерение верхних пределов на сечение рождения тяжелого бозона Хиггса в основных механизмах в диапазоне масс от 300 до 1500 ГэВ по результатам его поиска в канале H^WW^tvtv в полном образце событий с двумя лептонами при Vs = 8 ТэВ в эксперименте ATLAS [50].

Интерпретация проводилась в рамках простейшей модели.

7) Измерение верхних пределов на сечение рождения ТБХ в диапазоне масс от 200 до 4000 ГэВ по результатам его поиска в канале распада h—WW—ev^v в событиях с электроном и мюоном, набранных в 2015 -2016 гг. при Vs = 13 ТэВ в эксперименте ATLAS [51].

Поиск ТБХ при Vs =13 ТэВ был логическим продолжением предыдущего исследования при Vs = 8 ТэВ на статистике, вдвое превышающей ранее обработанную. Благодаря большей энергии в с.ц.м. удалось продвинуться в область существенно больших масс для постановки верхних пределов на сечение рождения ТБХ.

8) Обзор результатов по изучению бозона Хиггса СМ в экспериментах ATLAS и CMS при Vs = 7 - 8 ТэВ [65] и Vs =13 ТэВ [66].

Все четыре основных механизма рождения бозона Хиггса видны со значимостью более 5 стандартных отклонений в каждом из экспериментов. Измеренные сечения в каждом из механизмов рождения согласуются с ожиданиями при допущении того, что относительные вероятности распадов h соответствуют СМ. Можно сделать аналогичный вывод и по измеренным относительным вероятностям распадов бозона Хиггса, если предположить, что сечения его рождения в различных механизмах такие же как в СМ.

Достоверность результатов

Достоверность результатов исследований, представленных в диссертационной работе, подтверждается независимыми измерениями в эксперименте CMS на коллайдере LHC. Эта достоверность также обусловлена многочисленными проверками с помощью математического моделирования физических процессов в экспериментальной установке, дополнительными независимыми исследованиями внутри сотрудничества ATLAS и сравнениями с предсказаниями СМ.

Публикации и апробация работы

Основные результаты диссертации опубликованы в тринадцати статьях в рецензируемых журналах [27-28], [31-35], [43, 47], [50-51] и [65-66]. По

поручению руководства ATLAS, автор неоднократно выступал на международных конференциях с пленарными и секционными докладами по тематике диссертации. Они опубликованы в виде трудов конференций [59-64]. Автор неоднократно представлял обзорные доклады о поиске и изучении свойств бозона Хиггса в экспериментах ATLAS и CMS на LHC, на семинарах НИЦ КИ ИТЭФ и молодежных конференциях Института, а также выступил на семинаре в ИЯИ РАН. Диссертация служит основой лекционного курса по экспериментальной физике элементарных частиц, который читается автором для аспирантов НИЦ КИ ИТЭФ.

Структура и обьем диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и двух Приложений. Ее обьем составляет 213 страниц, в том числе 58 рисунков и 16 таблиц. В списке литературы - 296 ссылок.

Содержание работы Во введении раскрывается актуальность темы исследования, личный вклад автора, научная новизна и практическая ценность диссертации, приводятся положения, выдвигаемые на защиту, подтверждается достоверность результатов и дается краткий обзор публикаций по работе.

В первой главе кратко рассматриваются феноменологические аспекты, связанные с бозоном Хиггса Стандартной модели (СБХ) и гипотетическим тяжелым бозоном Хиггса (ТБХ). Здесь говорится о роли СБХ в физике высоких энергий, анализируется экспериментальная и теоретическая ситуация по поиску СБХ, которая сложилась к началу 2000-х годов, описываются основные механизмы его рождения и распадов и приводятся теоретические значения сечений рождения СБХ и относительных вероятностей распада (BR) в зависимости от массы. Даются оценки чувствительности эксперимента ATLAS на LHC к СБХ в широком диапазоне масс, сделанные задолго до его запуска. Затем обсуждаются причины несовершенства СМ, рассматриваются расширения СМ с ТБХ и приводятся величины сечений и значений BR в рамках предсказаний простейших моделей.

Вторая глава посвящена описанию детектору ATLAS на LHC, на котором проводились экспериментальные исследования, изложенные в диссертации.

Сначала дается описание самого коллайдера LHC, его целей и задач, параметров, краткий обзор экспериментальных установок, текущей ситуации и перспектив. Затем рассказывается о детекторе ATLAS и его подсистемах: внутреннем детекторе, калориметрах, мюонном спектрометре и триггерной системе, о процедуре реконструкции событий и их физическом анализе, приводятся основные физические характеристики подсистем.

В третьей главе подробно рассматривается передний калориметр установки ATLAS - подсистема, к созданию, тестированию и эксплуатации которой автор имел и имеет непосредственное отношение. Сначала описываются НИОКР по проектированию радиационно-стойкого калориметра для установки на LHC, перекрывающего малые полярные углы, затем говорится о выборе конкретной технологии и изготовлении сначала прототипов, а в дальнейшем и полномасштабного переднего калориметра (FCal) с цилиндрическими электродами на базе жидкого аргона [24]. Отдельно рассматриваются результаты моделирования и тестирования калориметра в пучках электронов и пионов разных энергий ускорителя SPS CERN [27, 28]. После этого повествуется о прецизионном позиционировании FCal в эксперименте ATLAS и о роли переднего калориметра в физических исследованиях. Наконец, кратко обсуждается проект создания нового переднего калориметра со сверхмалым зазором между электродами для HL-LHC и перспективы работы текущего FCal при сверхвысоких светимостях.

Четвертая глава посвящена сначала поиску, а затем и исследованию стандартного бозона Хиггса на установке ATLAS на LHC в канале распада h^WW^lvlv, а также экспериментальной ситуации с изучением его свойств в других каналах распада.

В части 4.1 анализируются результаты расчетов по чувствительности эксперимента ATLAS в случае h^WW*^Ivtv, проведенных накануне запуска LHC, в зависимости от его энергии и светимости [30, 56, 57]. В этих расчетах

непосредственное участие принимал и сам автор в составе рабочей группы HWW, сосредоточившись на изучении свойств адронных струй в событиях с лептонами в конечном состоянии, а также в событиях с несмещенным триггером для лучшего понимания эффекта их наложения в одном пересечении пучков ЬИС. Были предложены и использованы критерии отбора адронных струй по поперечным импульсам (рт > 25 ГэВ), псевдобыстротам < 4,5) и инвариантной массе для указанной физической задачи. Описывается анализ событий в первых реальных данных, полученных при = 7 ТэВ и их сравнение с результатами МС-моделирования. Были проведены первые измерения фонов к сигналу от СБХ [31]. Вторая половина части 4.1 посвящена анализу двухлептонных событий при = 7 ТэВ на статистике данных 2011 г. Исследована т.н. контрольная области 2-бозона, где было проведено детальное сравнение реальных данных с результатами МС-моделирования. Оказалось, что кинематика адронных струй в целом хорошо описывается МС. Проверена эффективность специального алгоритма подавления струй от сторонних взаимодействий, использующий информацию с трекера, предложено ужесточить первоначальное ограничение снизу на рт струй, летящих в переходную область между торцевым и передним калориметрами, с 25 ГэВ до 30 ГэВ, что и было реализовано. Это предложение было связано с тем, что именно в этой области был обнаружен неприятный инструментальный эффект. В результате экспертами в начале 2012 г. были внесены существенные изменения в программу реконструкции LAr-калориметра и указанный эффект снова появился лишь в данных 2016 г., когда светимость превысила проектную почти в 1,5 раза. Итогом анализа данных с двумя лептонами было получение верхних пределов на его сечение рождения для канала в широком диапазоне сканируемых

масс сначала на образце событий, соответствующем интегральной светимости 2 фб-1 [32], а затем, уже для общего случая h^■WW*^■lvlv, на статистике 4,7 фб-1 [33], когда был обнаружен первый намек на избыток событий над фоном в

области 125 ГэВ. СБХ был исключен на 95%-ном уровне достоверности в канале распада h—WW*—Ivlv в интервале масс 133 ГэВ < mh < 261 ГэВ.

Часть 4.2 посвящена обработке данных 2012 г. с двумя лептонами при Vs = 8 ТэВ и их объединению с данными при Vs = 7 ТэВ, рассмотренными в части 4.1. Было предложено повысить порог на поперечный импульс адронных струй с 25 ГэВ до 30 ГэВ при псевдобыстроте |п| > 2,5 в связи с возросшей светимостью коллайдера LHC по результатам анализа первых данных 2012 г. с распадами Z—ee и Z—Произведено детальное сравнение свойств адронных струй на базе большей части статистики реальных данных, набранных в 2012 г. (более 6 млн. событий с Z-бозоном, 13 фб-1) и образцов данных МС-моделирования. По итогам этого сравнения был сделан вывод о необходимости более жесткого подавления сторонних струй в области перекрытия трекера, что было реализовано при выполнении задач поиска и изучения свойств СБХ в разных модах рождения и распада. Исследована множественность адронных струй в зависимости от количества событий / в одном пересечении пучков и показано, что в большинстве случаев достигается согласие с результатами моделирования на процентном уровне. Аналогичный вывод был сделан для кинематических распределений адронных струй. Также показана устойчивость критериев отбора адронных струй для поиска СБХ в механизме рождения за счет слияния векторных бозонов в зависимости от величины / . По итогам обработки трети данных, набранных в 2012 г. при Vs = 8 ТэВ (интегральная светимость 5,8 фб-1) был впервые обнаружен значимый избыток событий над фоном (~3 а) в области масс 110 - 130 ГэВ в канале h—WW*—lvlv. Затем была обработана полная статистика данных при 8 ТэВ (20 фб-1) с двумя лептонами в конечном состоянии. По итогам комбинированного анализа данных при Vs = 7 ТэВ и Vs = 8 ТэВ была подготовлена подробная публикация [43], основные выводы из которой следующие: был обнаружен сигнал от бозона Хиггса в канале h—WW*—lvlv со значимостью более пяти стандартных отклонений, измеренные сечения рождения в механизмах слияния глюонов (ggF) и векторных бозонов (VBF)

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Цукерман Илья Ильич, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Жирным шрифтом помечены те публикации, на которых основана диссертация.

1 S.L. Glashow, Partial Symmetries of Weak Interactions //Nuclear Physics. - 1961. -B22, 579; S. Weinberg, A Model of Leptons //Physical Review Letters. - 1967. - 19, 1264; S.L. Glashow, J. Iliopoulos, and L. Maiani, Weak Interactions with Lepton-Hadron Symmetry //Physical Review. - 1970. - D2, 1285; A. Salam, Weak and electromagnetic interactions //Conf. Proc. - 1968. C680519, - 367.

2 M. Gell-Mann, A schematic model of baryons and mesons, //Physics Letters. - 1964.

- 8, 214; H.D. Politzer, Asymptotic freedom: An approach to strong interactions //Physics Reports. - 1974. - 14, 129; D. J. Gross and F. Wilczek, Asymptotically Free Gauge Theories. I and II //Physical Review. - 1973. - D8, 3633 and Physical Review.

- 1974. - D9, 980.

3 M.A. Shifman, A.I. Vainshtein and V.I. Zakharov, QCD and resonance physics. Theoretical foundations, //Nuclear Physics. - 1979. - B147, 385; В.Н. Грибов и Л.Н. Липатов, Глубоконеупругое ер-рассеяние в пертурбативной теории //Ядерная Физика. - 1972 - 15, 781; Ю.Л. Докшицер, Вычисление структурных функций для глубоконеупругого рассеяния и е+е~ аннигиляции в пертурбативной КХД //Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. - 1977 - 73, 1216; G. Altarelli and G. Parisi, Asymptotic freedom in parton language //Nuclear Physics. -1977. - B126, 298.

4 F. Englert and R. Brout, Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons //Physical Review Letters. - 1964. - 13, 321.

5 P.W. Higgs, Broken symmetries, massless particles and gauge fields //Physics Letters-1964. - 12, 132.

6 P.W. Higgs, Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons //Physical Review Letters. - 1964. - 13, 508.

7 G.S. Guralnik, C. R. Hagen, and T. W. B. Kibble, Global Conservation Laws and Massless Particles //Physical Review Letters. - 1964. - 13, 585.

8 P.W. Higgs, Higgs Particle(s): Physics Issues and Experimental Searches in High-Energy Collision //Physical Review. - 1966. - 145, 1156.

9 T.W.B. Kibble, Symmetry Breaking in Non-Abelian Gauge Theories //Physical Review. - 1967. - 155, 1554.

10 G. Arnison et al., UA1 Collaboration, Experimental observation of isolated large transverse energy electrons with associated missing energy at 540 GeV //Physics Letters B. - 1983. - 122, 103.

11 G. Arnison et al., UA1 Collaboration, Experimental observation of lepton pairs of invariant mass around 95 GeV/c2 at the CERN SPS collider //Physics Letters B. - 1983. - 126, 398.

12 M. Banner et al., UA2 Collaboration, Observation of single isolated electrons of high transverse momentum in events with missing transverse energy at the CERN pp collider // Physics Letters B. - 1983. - 122, 476.

13 M. Banner et al., UA2 Collaboration, Evidence for at the CERN pp collider //Physics Letters B. - 1983. - 129, 130.

14 F. Abe et al., CDF Collaboration, Observation of Top Quark Production in pp Collisions with the Collider Detector at Fermilab //Physical Review Letters. - 1995. -74, 2626.

15 S. Abachi et al., D0 Collaboration, Observation of the Top Quark //Physical Review Letters. - 1995. - 74, 2632.

16 K. Kodama et al., DONUT Collaboration, Observation of tau neutrino interactions //Physics Letters. - 2000. - B 504, 218.

17 Г. Боос, Стандартная модель и предсказания для бозона Хиггса //Успехи Физических Наук. - 2014. - 9, 985.

18 T. Akesson et al., Large Hadron Collider in the LEP tunnel //Proceedings of the ECFA-CERN Workshop, Lausanne and Geneva, March 1984.

19 S. Myers and E. Picasso, The design, construction and commissioning of the CERN large Electron-Positron collider //Contemporary Physics. - 1990. - 31, 387.

20 ATLAS Collaboration, ATLAS: letter of intent for a general-purpose pp experiment at the large hadron collider at CERN //Report CERN-LHCC-92-004; LHCC-I-2, 1992.

21 CMS Collaboration, The Compact Muon Solenoid: Letter of intent for a generalpurpose experiment at the LHC //Report CERN-LHCC-92-003; LHCC-I-1, 1992.

22 ATLAS Collaboration, The ATLAS Experiment at the CERN Large Hadron Collider //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, S08003.

23 CMS Collaboration, The CMS experiment at the CERN LHC //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, S08002.

24 A. Artamonov et al., The ATLAS forward calorimeter //Journal of Instrumentation. -2008. - 3, P02010.

25 R. Brun et al., Geant3 //Preprint CERN-DD-EE-84-1, 1984.

26 S. Agostinelli et al., Geant4 - a simulation toolkit //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 2003. - A506, 250.

27 J.P. Archambault et al., Energy calibration of the ATLAS Liquid Argon Forward Calorimeter //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, P02002.

28 J.P. Archambault et al., Performance of the ATLAS liquid argon forward calorimeter in beam tests //Journal of Instrumentation. - 2013. - 8, P05006.

29 L. Evans and P. Bryant (editors), LHC Machine //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, S08001.

30 ATLAS Collaboration, Expected Performance of the ATLAS Experiment - Detector, Trigger and Physics //Preprint arXiv:0901.0512, CERN-0PEN-2008-020, 2009. (Вклад автора в разделы на стр. 262 -298, 1271 -1333).

31 ATLAS Collaboration, Limits on the production of the Standard Model Higgs Boson in pp collisions at 7 TeV with the ATLAS detector //Europ. Phys. Journal C - 2011. - 71, 1728.

32 ATLAS Collaboration, Search for the Higgs Boson in the H^WW^Cvlv Decay Channel in pp Collisions at 7 TeV with the ATLAS Detector //Physical Review Letters. - 2012. - 108, 111802.

33 ATLAS Collaboration, Search for the Standard Model Higgs boson in the H^WW^fvfv decay mode with 4.7 fb-1 of ATLAS data at 7 TeV //Physics Letters. - 2012. - B 716, 62.

34 ATLAS Collaboration, Measurements of Higgs boson production and couplings in diboson final states with the ATLAS detector at the LHC //Physics Letters. -2013. - B 726, 88.

35 ATLAS Collaboration, Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC //Physics Letters. - 2012. - B 716, 1.

36 CMS Collaboration, Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC //Physics Letters. - 2012. - B 716, 30.

37 ATLAS Collaboration, Measurements of the Higgs boson production and decay rates and coupling strengths usingpp collision data at 7 and 8 TeV in the ATLAS //European Physical Journal. - 2016. - C76, 6.

38 ATLAS Collaboration, Study of the spin and parity of the Higgs boson in diboson decays with the ATLAS detector //European Physical Journal. - 2015. - C75, 476.

39 ATLAS Collaboration, Measurement of the Higgs boson mass from the H^yy and

channels with the ATLAS detector using 25 fb-1 of pp collision data //Physical Review. - 2014. - D90, 052004.

40 ATLAS Collaboration, Evidence for the spin-0 nature of the Higgs boson using ATLAS data //Physics Letters. - 2013. - B 726, 120.

41 ATLAS and CMS Collaborations, Combined Measurement of the Higgs Boson Mass in pp Collisions at Vs=7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS Experiments //Physical Review Letters. - 2015. - 114, 191803.

42 ATLAS and CMS Collaborations, Measurements of the Higgs boson production and decay rates and constraints on its couplings from a combined ATLAS and CMS analysis of the LHC pp collision data at Vs= 7 and 8 TeV //Journal of High Energy Physics. - 2016. - 08, 045.

43 ATLAS Collaboration, Observation and measurement of Higgs boson decays to WW* with the ATLAS detector //Physical Review. - 2015. - D92, 012006.

44 ATLAS Collaboration, Determination of spin and parity of the Higgs boson in the WW*—evpv decay channel with the ATLAS detector //European Physical Journal. -2015. - C75, 231.

45 ATLAS Collaboration, Combined measurements of Higgs boson production and decay using up to 80 fb-1 of proton-proton collision data at 13 TeV collected with the ATLAS experiment //Physical Review. - 2020. - D101, 012002.

46 CMS Collaboration, Combined measurements of Higgs boson couplings in protonproton collisions at 13 TeV //European Physical Journal. - 2019. - C79, 421.

47 ATLAS Collaboration, Measurements of gluon-gluon fusion and vector-boson fusion Higgs boson production cross-sections in the H^WW*^evpv decay channel in pp collisions at 13 TeV with the ATLAS detector //Physics Letters. -2019. - B 789, 508.

48 Д.И. Казаков, Хиггсовский бозон открыт: что дальше? //Успехи Физических Наук. - 2014. - 9, 1004.

49 Д.И. Казаков, Перспективы физики элементарных частиц //Успехи Физических Наук. - 2019. - 4, 387.

50 ATLAS Collaboration, Search for a high-mass Higgs boson decaying to a W boson pair in pp collisions at 8 TeV with the ATLAS detector //Journal of High Energy Physics. - 2016. - 01, 032.

51 ATLAS Collaboration, Search for heavy resonances decaying into WW in the evpv final state in pp collisions at Vs= 13 TeV with the ATLAS detector //European Physical Journal. - 2018. - C78, 24.

52 ATLAS Collaboration, Technical proposal for a general-purpose pp experiment at the Large Hadron Collider at CERN //Report CERN-LHCC-94-43, 1994.

53 A. Artamonov et al., Liquid scintillator calorimetry for the LHC //Nuclear Instruments and Methods. - 1995. - A360, 240.

54 A. Artamonov et al., A liquid scintillator calorimeter for the forward region of an LHC experiment //Nuclear Instruments and Methods. - 1995. - A362, 386.

55 A. Artamonov et al., A liquid argon calorimeter prototype for forward region at the LHC //Nuclear Instruments and Methods. - 1996. - A370, 425.

56 ATLAS Collaboration, Prospects for Higgs boson searches using the H^WW^Evlv decay mode with the ATLAS detector at 10 TeV //Report ATLAS-PHYS-PUB-2010-005, 2010.

57 ATLAS Collaboration, ATLAS Sensitivity Prospects for Higgs Boson Production at the LHC Running at 7, 8 or 9 TeV //Report ATLAS-PHYS-PUB-2010-015, 2010.

58 ATLAS Collaboration, Further investigations of ATLAS Sensitivity to Higgs Boson Production in different assumed LHC scenarios. //Report ATLAS-PHYS-PUB-2011-001, 2011.

59 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, Overview of Higgs boson results at ATLAS experiment at the LHC. //Proceedings of the XXI International Workshop High Energy Physics and Quantum Field Theory, June 23 - June 30, 2013 Saint Petersburg Area, Russia, Proceedings of Science (QFTHEP 2013) 002. Report ATLAS-PHYS-PR0C-2013-325, 2013.

60 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, Beyond the Standard Model Higgs boson searches using the ATLAS Experiment. //Proceedings of the Third International Conference New Frontiers in Physics, July 2014, Kolymbari, Crete, Greece, EPJ Web of Conferences. 2015. - 95, 04071, Report ATLAS-PHYS-PR0C-2014-239, 2014.

61 I. Tsukerman for the ATLAS and CMS Collaborations, Two years with the Higgs boson //Ядерная физика и инжиниринг. - 2014. 9-10, 708.

62 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, Review of Higgs Results from the ATLAS Experiment at the LHC //Proceedings of the Third International Conference New Trends in High-Energy Physics, Budva, Becici, Montenegro, 2-8 October 2016, 131, Report ATLAS-PHYS-PR0C-2017-016, 2016.

63 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, Highlights from the ATLAS experiment at the CERN LHC //Proceedings of the International Conference FRAPWS18, Mondello/Palermo, Italy, May 2018, Report ATLAS-PHYS-PR0C-2018-073, 2018.

64 I. Tsukerman for the ATLAS and CMS Collaborations, Measurements of the Higgs boson by ATLAS and CMS //Proceedings of the International Conference ICPPA18, Moscow, Russia, October 2018, Report ATLAS-PHYS-PR0C-2018-192, 2018.

65 А.А. Артамонов... И.И. Цукерман и др. Результаты поиска бозона Хиггса в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере при энергиях 7 и 8 ТэВ //Ядерная физика. - 2016. - 03, 253.

66 И.И. Цукерман, Изучение бозона Хиггса Стандартной модели в экспериментах ATLAS и CMS на LHC. //Ядерная Физика. - 2020. - 02, 132.

67 ATLAS Collaboration, Higgs Boson Searches using the H ^ WW()) ^ Ivlv Decay Mode with the ATLAS Detector at 7 TeV //Report ATLAS-C0NF-2011-005, 2011.

68 ATLAS Collaboration, Search for H^WW^tvlv using ~1/fb of 2011 ATLAS data //Report ATLAS-C0NF-2011-111, 2011.

69 ATLAS Collaboration, Search for the Standard Model Higgs boson in the H^WW^lvlv decay mode with the ATLAS Detector, LP 2011 update //Report ATLAS-C0NF-2011-134, 2011; ATLAS Collaboration, Search for the Standard Model Higgs boson in the H^WW^tvtv decay mode with 4.7 fb-1 of ATLAS data at 7 TeV with the ATLAS Detector //Report ATLAS-C0NF-2012-012, 2012.

70 ATLAS Collaboration, Search for the Standard Model Higgs boson in the H^WW{*)^lvlv decay mode using Multivariate Techniques with 4.7 fb-1 of ATLAS data at 7 TeV //Report ATLAS-C0NF-2012-060, 2012.

71 ATLAS Collaboration, 0bservation of an Excess of Events in the Search for the Standard Model Higgs Boson in the H^WW())^lvlv Channel with the ATLAS Detector //Report ATLAS-C0NF-2012-098, 2012.

72 ATLAS Collaboration, Update of the H^ WW())^ev^v Analysis with 13 fb-1 of Vs=8 TeV Data Collected with the ATLAS Detector //Report ATLAS-C0NF-2012-158, 2012.

73 ATLAS Collaboration, Update of the H^WW*^lvlv, 0, 1 and 2-jets Analysis with the ATLAS detector //Report ATLAS-C0NF-2013-030, 2013.

74 ATLAS Collaboration, Search for a Heavy Higgs boson in the WW (Ivlv) Channel //Report ATLAS-C0NF-2013-067, 2013.

75 ATLAS Collaboration, Search for a high-mass Higgs boson decaying to a W boson pair in pp collisions at 13 TeV with the ATLAS detector //Report ATLAS-C0NF-2016-021, 2016.

76 ATLAS Collaboration, Search for a high mass Higgs boson decaying to a W boson pair in pp collisions at 13 TeV with the ATLAS detector //Report ATLAS-C0NF-2016-074, 2016.

77 ATLAS Collaboration, Analysis of H—WW—Evlv ggF and VBF production modes with 36.1 fb-1 of data collected with the ATLAS detector at 13 TeV //Report ATLAS-C0NF-2018-004, 2018.

78 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, Higgs Discovery Potential at the LHC: Channels Relevant for SM Higgs Discovery //Slides shown at the XXXVII International Symposium on Multiparticle Dynamics (ISMD 2008), 0ctober 2008, Hamburg, Germany.

79 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, SM Higgs boson searches in the early ATLAS data //ATLAS-PHYS-SLIDES-2010-493, Slides shown at the Conference First Results from the LHC and Their Physical Interpretation (IHEPLHC2010), 0ctober 2010 Protvino, Russia, 2010.

80 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, Latest results from ATLAS //Slides shown at the Conference on Precision Physics and Fundamental Physical Constants 2012 (FFK2012), September 2012 Stara Lesna, Slovakia, 2012.

81 I. Tsukerman for the ATLAS Collaboration, 0verview of the ATLAS Higgs results //Slides shown at the International Moscow Phenomenology Workshop (IMPW 2013), July 2013 Skolkovo, Russia, 2013.

82 L.B. 0kun, "Particle physics prospects: August 1981" //Proc. of the 1981 Intern. Symp. on Lepton and Photon Interactions at High Energy, 24 - 29 August, 1981, Bonn, Germany (Ed. W Pfeil) (Bonn: Bonn Univ., Phys. Inst., 1981) p. 1018.

83 Л.Б. Окунь, Перспективы физики частиц: август 1981 г. //Успехи Физических Наук. - 2012. - 10, 1026.

84 Л.Б. Окунь, «Послесловие к открытию частицы, «похожей на бозон Хиггса»» //Успехи Физических Наук, - 2012. - 10, 1031.

85 M.E. Peskin, ''Summary of Lepton-Photon 2011"//Preprint arXiv: 1110.3805; SLAC-PUB-14612, 2011.

86 В.А. Рубаков, «К открытию на Большом адронном коллайдере новой частицы со свойствами бозона Хиггса» //Успехи Физических Наук. - 2012. - 10, 1018.

87 Л.Б. Окунь, «Лептоны и кварки» //М., «Наука», 1990.

88 В.А. Рубаков, «Классические калибровочные поля» //М., «Эдиториал УРСС», 1999.

89 J.F. Gunion, S. Dawson, H.E. Haber, G.L. Kane, The Higgs Hunter's Guide, //ISBN 9780201509359, 1990.

90 US Department of Energy "Superconducting super collider: reference designs study", 1984.

91 V.I. Balbekov, Ускорительно-накопительный комплекс, //Preprint IHEP 93-27 (In Russian), 1993.

92 ALEPH, DELPHI, L3, 0PAL Collaborations, the LEP Working Group for Higgs Bson Searches, Search for the Standard Model Higgs boson at LEP, //Physics Letters B. - 2003. - 565, 61.

93 R. Barate et al., ALEPH Collaboration, Final results of the searches for neutral Higgs bosons in e+e collisions at Vs up to 209 GeV //Physics Letters B. - 2002. - 526, 191.

94 J. Abdallah et al., DELPHI Collaboration, Final results from DELPHI on the searches for SM and MSSM neutral Higgs bosons //European Physical Journal. - 2004. - C32, 145.

95 M. Acciarri et al., L3 Collaboration, Standard Model Higgs Boson with the L3 Experiment at LEP //Physics Letters B. - 2001. - 517, 319.

96 G. Abbiendi et al., 0PAL Collaboration, Search for the Standard Model Higgs Boson with the 0PAL detector at LEP //European Physical Journal. - 2004. - C26, 479.

97 J.R. Ellis, M.K. Gaillard and D.V. Nanopoulos, A phenomenological profile of the Higgs boson //Nuclear Physics. - 1976. - B106, 292.

98 J.D. Bjorken, Weak interaction theory and neutral currents, //Proceedings 1976 4th SLAC Summer Institute on Particle Physics: ed. M.C. Zipf (SLAC rep. 198, 1977) 1.

99 B.W. Lee, C. Quigg and H.B. Thacker, Weak interactions at very high energies: The role of the Higgs-boson mass //Physical Review. - 1977. - D16, 1519.

100 B.L. Ioffe and V.A. Khoze, What can be expected from experiments on colliding beams with energy approximately equal to 100 GeV //Soviet Journal Particle Physics. - 1978. - 9, 50.

101 D.R.T. Jones and S.T. Petcov, Heavy Higgs bosons at LEP //Physics Letters B. -1979. - 84, 440.

102 SLAC Linear Collider Conceptual Design Report //Preprint SLAC-R-0229, 1980.

103 The LEP Collaborations ALEPH, DELPHI, L3, OPAL, the LEP Electroweak Working group and the SLD Heavy Flavour Group, A combination of preliminary electroweak measurements and constraints on the Standard Model //Report CERN-PPE-97-154, 1997.

104 The LEP Collaborations ALEPH, DELPHI, L3, OPAL, the LEP Electroweak Working group and the SLD Heavy Flavour Group, A combination of preliminary electroweak measurements and constraints on the Standard Model //Report hep-ex/0212036, 2002.

105 V.A. Novikov, L.B. Okun, A.N. Rozanov and M.I. Vysotsky, Theory of Z boson decays //Reports in Progress in Physics. - 1999. - 62, 1275, Report hep-ph/9906465.

106 A. Djouadi, The Anatomy of Electro-Weak Symmetry Breaking. I: The Higgs boson in the Standard Model //Physics Reports. - 2008. - 457, 1, Report hep-ph/0503172.

107 S. Dittmayer et al., LHC Higgs Cross Section Working Group, [Электронный ресурс], https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/LHCPhysics/LHCHXSWG

108 S. Dittmayer et al., LHC Higgs Cross Section Working Group, Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 1. Inclusive Observables //Preprint arXiv:1101.0593, 2011.

109 S. Dittmayer et al., LHC Higgs Cross Section Working Group, Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions //Preprint arXiv: 1201.3084, 2012.

110 S. Heinemeyer et al., LHC Higgs Cross Section Working Group, Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 3. Higgs properties //Preprint arXiv:1307.1347, 2013.

111 D. de Florian et al., LHC Higgs Cross Section Working Group, Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 4. Deciphering the Nature of the Higgs Sector //Preprint arXiv:1610.07922, 2016.

112 L. Resnick, M.K. Sundaresan and P.J.S. Watson, Is there a light scalar boson? // Physical Review. - 1973. - D8, 172.

113 G. Pocsik and T. Torma, On the decays of heavy Higgs bosons //Zeitschrift fur Physic.

- 1980. - C6, 1.

114 T.G. Rizzo, Decays of heavy Higgs bosons //Physical Review. - 1980. - D22, 722.

115 W.-Y. Keung and W.J. Marciano, Higgs scalar decays H—W + X //Physical Review.

- 1984. - D30, 248.

116 M. Kado, Higgs physics: elements of history, theory, discovery and implications, Lecture at 2015 CERN-Fermilab HCP summer school, [Электронный ресурс]

https://indico.cern.ch/event/353089/contributions/1762244/attachments/699435/960319/ HCPSS-2015-Higgs-I.pdf

117 M. Tanabashi et al., (Particle Data Group), The Review of Particle Physics (2018) //Physical Review. - 2018. - D98, 030001.

118 H. Georgi, S. Glashow, M. Machacek and D. Nanopoulos, Higgs Bosons from Two-Gluon Annihilation in Proton-Proton Collisions //Physical Review Letters. - 1978. -40, 692.

119 D.R.T. Jones and S.T. Petcov, Heavy Higgs Bosons at LEP //Physics Letters. - 1979.

- B84, 440.

120 R.N. Cahn and S. Dawson, Production of very massive Higgs bosons, //Physics Letters. - 1984. - B136, 196, Erratum ibid B138, 464.

121 D.A. Dicus and S. Willenbrock, Higgs bosons from vector boson fusion at ee, ep and pp-colliders, //Physical Review. - 1985. - D32, 1642.

122 G. Altarelli, B. Mele and F. Pitolli, Heavy Higgs production at future colliders, //Nuclear Physics. - 1987. - B287, 205.

123 W. Kilian, M. Kramer and P.M. Zerwas, Higgsstrahlung and WW-fusion at ee-collisions, //Physics Letters. - 1996. - B373, 135.

124 S.L. Glashow, D. Nanopoulos and A. Yildiz, Associated production of Higgs bosons and Z particles, //Physical Review. - 1978. - D18, 1724.

125 J. Finjord, G. Girardi and P. Sorba, The needle in the large pT haystack: Higgs versus quark or gluon jets together with Z0 in hadronic reactions, //Physics Letters. - 1979. -B89, 99.

126 E. Eichten, I. Hinchliffe, K. Lane and C. Quigg, Super collider physics //Review of Modern Physics. - 1984. - 56, 579.

127 R. Raitio and W.W. Wada, Higgs boson production at large transverse momentum in QCD, //Physical Review. - 1979. - D19, 941.

128 Z. Kunszt, Associated production of heavy Higgs boson with top quarks, // Nuclear Physics. - 1984. - B247, 339.

129 A.S. Bagdasaryan, R. Sh. Egorian, S.G. Grigorian and S.G. Matinyan, Some peculiarities of conjoint hadroproduction of standard Higgs boson and heavy quark pair //Soviet Journal of Nuclear Physics. - 1987. - 46, 315.

130 J. Ng and P. Zakaranauskas, QCD-parton calculation of conjoined production of Higgs bosons and heavy flavors inpp collisions //Physical Review. - 1984. - D29, 876.

131 R.M. Barnett, H.E. Haber and D.E. Soper, Ultra-heavy particle production from heavy partons at hadron colliders, //Nuclear Physics. - 1988. - B306, 697.

132 F.I. 0lness and W.-K. Tung, When is a heavy quark not a parton? Charged Higgs production and heavy quark mass effects in the QCD-based parton model, // Nuclear Physics. - 1988. - B308, 813.

133 D.A. Dicus and S. Willenbrock, //Physical Review. - 1989. - D39, 751.

134 Е.Н. Рамакоти, Изучение кинематики адронных струй стандартного бозона Хиггса в канале H^WW*^lvlv в эксперименте АТЛАС //Выпускная квалификационная работа магистра. - 2017.

135 ATLAS Collaboration, Detector and physics performance technical design report, //Report CERN/LHCC-99-14. - 1999.

136 D. Degrassi et al., Higgs mass and vacuum stability in the Standard Model at NNL0, //Journal of High Energy Physics. - 2012. - 1208, 098.

137 H.E. Haber, Introductory low-energy supersymmetry, //in Proc.Theoretical Advanced Study Institute, TASI 92, From Black Holesand Strings to Particles, Boulder, USA,

June 1 ± 26, 1992 (Eds J.A. Harvey, J. Polchinski) (Singapore: World Scientific, 1993) p. 589; SCIPP 92-033 (1993); preprint hep-ph/9306207, 1993.

138 D.I. Kazakov, Beyond the Standard Model (in search of supersymmetry), //in 2000 European School of High-Energy Physics, Caramulo, Portugal, 20 August ± 2 September 2000, Proc. (Eds N. Ellis, J. March-Russell) (Geneva: CERN, 2001) p. 125; CERN-2001-003; preprint hep-ph/0012288, 2000.

139 D.I. Kazakov, Beyond the Standard Model, //in 2004 European School of High-Energy Physics, Sant Feliu de Guixols, Spain, 30 May ± 12 June 2004, Proc. (Ed. R. Fleischer) (Geneva: CERN, 2006) p. 169; preprint hep-ph/0411064, 2004.

140 D.I. Kazakov, Supersymmetry on the Run: LHC and Dark Matter, //Nucl. Phys. Proc. Suppl. - 2010. - 203-204, 118.

141 Standard particles, SUSY particles, [Электронный ресурс] https://scienceblogs.com/eles/startswithabang/eles/2013/05/susyparticles sm.png

142 U. Ellwanger, C. Hugonie and A.M. Teixeira, The Next-to-Minimal Supersymmetric Standard Model, //Physics Reports. - 2010. - 496, 1.

143 ATLAS Collaboration, SUSY March 2019 Summary Plot Update, //Report ATL-PHYS-PUB-2019-012, 2019.

144 CMS Collaboration, Exotica 2019 Summary Plot Update [Электронный ресурс] https://twiki.cern.ch/twiki/pub/CMSPublic/SummaryPlotsEX013TeV/EX0 barchart

Jan19.svg

145 ATLAS Collaboration, Combined measurements of Higgs boson production and decay using up to 80 fb-1 of proton-proton collision data at Vs= 13 TeV collected with the ATLAS experiment, //Report ATLAS-C0NF-2019-005, 2019.

146 G. Branco et al., Theory and phenomenology of two-Higgs doublet models, //Physics Reports. - 2012. - 516, 1.

147 ATLAS Collaboration, Constraints on new phenomena via Higgs boson couplings and invisible decays with the ATLAS detector, //Journal of High Energy Physics. - 2015. - 11, 206.

148 T. Behnke et al., The International Linear Collider Technical Design Report - Volume 1: Executive Summary, //Report arXiv:1306.6327, 2013.

149 M. Aicheler et al., A Multi-TeV Linear Collider Based on CLIC Technology: CLIC Conceptual Design Report, //Report CERN-2012-007, 2012.

150 FCC Collaboration, Future Circular Collider: Vol. 2 The Lepton Collider (FCC-ee), //Report CERN-ACC-2018-0057, 2018.

151 The CEPC Study Group, CEPC Conceptual Design Report: Volume 1 - Accelerator, //Report arXiv:1809.00285, 2018.

152 C. Fabjan and C. Hubner, The Intersecting Storage Rings (ISR): The First Hadron Collider //Advance Series of Direction in High Energy Physics. - 2017. - 27, 87.

153 The ISR Staff Collaboration, First observation of colliding beam events in the CERN intersecting storage rings (ISR) //Physics Letters. - 1971. - B34, 425.

154 B. Autin et al., Design study of a proton-antiproton colliding beam facility, //Report CERN-PS-AA-78-3, 1978.

155 К. Руббиа, Экспериментальное наблюдение промежуточных векторных бозонов W+, W' и Z0 - Нобелевская лекция (перевод с англ. И.М. Дремина) //Успехи Физических Наук. - 1985. - 147, 371.

156 С. ван дер Меер, Стохастическое охлаждение и накопление антипротонов -Нобелевская лекция (перевод с англ. А. В. Агафонова) //Успехи Физических Наук. - 1985. - 147, 405.

157 CDF and D0 Collaborations, Combination of CDF and D0 W-Boson Mass Measurements, //Physical Review. - 2013. - D88, 052018.

158 CDF and D0 Collaborations, Combination of the top-quark mass measurements from the Tevatron collider //Physical Review. - 2012. - D86, 092003.

159 CDF and D0 Collaborations and Tevatron Electroweak Working Group, Combination of CDF and D0 results on the mass of the top quark using up to 8,7-9,7 fb-1 at the Tevatron, //Report arXiv: 1305.3929. - 2013., report arXiv: 1407.2682. - 2014.

160 P. D. Grannis and M. J. Shochet, The Tevatron Collider Physics Legacy, //Annual Review of Nuclear and Particle Science. - 2013. - 63, 467.

161 G.F. Bertsch et al., (Particle Data Group), The Review of Particle Physics (1990), //Physics Letters. - 1990. - B239, 1.

162 R.M. Barnett et al., (Particle Data Group), The Review of Particle Physics (1996), //Physical Review. - 1996. - D54, 1.

163 Статья о CERN в Википедии [Электронный ресурс]. https: //en.wikipedia. org/wiki/CERN

164 LHCb Collaboration, The LHCb detector at the LHC //Journal of Instrumentation. -2008. - 3, S08005.

165 ALICE Collaboration, The ALICE experiment at the CERN LHC //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, S08002.

166 T0TEM Collaboration, The T0TEM experiment at the CERN Large Hadron Collider //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, S08007.

167 LHCf Collaboration, The LHCf detector at the CERN Large Hadron Collider //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, S08006.

168 M0EDAL Collaboration, The physics programme of the MoEDAL experiment at the LHC, //International Journal of Modern Physics. - 2014. - 29, 1430050.

169 A. Yamamoto et al., The ATLAS central solenoid, //Nuclear Instruments and Methods. - 2008. - A584, 53.

170 ATLAS Collaboration, ATLAS barrel toroid: Technical design report, //Report CERN-LHCC-97-19, 1997.

171 D.E. Baynham et al., Engineering status of the end cap toroid magnets for the ATLAS experiment at LHC, //IEEE T. Appl. Supercond. - 2000. -10, 357.

172 G. Aad et al, ATLAS pixel detector electronics and sensors, //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, P07007.

173 D. Abbott et al., Production and Integration of the ATLAS Insertable B-Layer //Journal of Instrumentation. - 2018. - 13, T05008.

174 A. Abdesselam et al., The Barrel Modules of the ATLAS SemiConductor Tracker, //Nuclear Instruments and Methods. - 2006. - A568, 642.

175 A. Abdesselam et al., The ATLAS semiconductor tracker end-cap module, // Nuclear Instruments and Methods. - 2007. - A575, 353.

176 E. Abat et al., The ATLAS TRT Barrel Detector, //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, P02014.

177 E. Abat et al., The ATLAS TRT End-Cap Detectors, //Journal of Instrumentation. -2008. - 3, P10003.

178 B. Aubert et al., Construction, assembly and tests of the ATLAS electromagnetic barrel calorimeter //Nuclear Instruments and Methods. - 2006. - A558, 388.

179 M. Aleksa et al., Construction, assembly and tests of the ATLAS electromagnetic end-cap calorimeters, //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, P06002.

180 ATLAS Collaboration, Readiness of the ATLAS Tile Calorimeter for LHC collisions, //European Physical Journal. - 2010. - C70, 1193.

181 G.M. Gingrich et al., Construction, assembly and testing of the ATLAS hadronic end-cap calorimeter, //Journal of Instrumentation. - 2007. - 2, P05005.

182 F. Bauer et al., Construction and Test of MDT Chambers for the ATLAS Muon Spectrometer, //Nuclear Instruments and Methods. - 2001. - A461, 17.

183 T. Argyropoulos et al., Cathode Strip Chambers in ATLAS: Installation, Commissioning and in Situ Performance, //IEEE Trans. Nucl. Sci. - 2009. -56, 1568.

184 G. Aielli et al., Test and performances of the RPC trigger chambers of the ATLAS experiment at LHC, //Nuclear Instruments and Methods. - 2004. - A533, 193.

185 K. Nagai, Thin gap chambers in ATLAS, //Nuclear Instruments and Methods. - 1996. - A384, 219.

186 P. Achenbach et al., The ATLAS Level-1 Calorimeter Trigger, //Journal of Instrumentation. - 2008. - 3, P03001.

187 ATLAS Collaboration, ATLAS high-level trigger, data acquisition and controls: Technical design report, //Report CERN-LHCC-2003-022, 2003.

188 ATLAS Collaboration, The ATLAS Simulation Infrastructure, //European Physics Journal. - 2010. - C70, 823.

189 ATLAS Collaboration, Fast Simulation for ATLAS: Atlfast-II and ISF, //Journal of Physics Conference Series. - 2012. - 396, 022031.

190 R. Brun and F. Rademakers, ROOT — An object oriented data analysis framework, //Nuclear Instruments and Methods. - 1998. - A389, 81.

191 I. Bird et al., LHC computing Grid. Technical design report //Report CERN-LHCC-2005-024, 2005.

192 ATLAS Collaboration, Electron reconstruction and identification in the ATLAS experiment using the 2015 and 2016 LHC proton-proton collision data at 13 TeV //European Physical Journal. - 2019. - C79, 679.

193 ATLAS Collaboration, Electron and photon energy calibration with the ATLAS detector using 2015-2016 LHC proton-proton collision data, //Journal of Instrumentation. - 2019. - 14, P03017.

194 ATLAS Collaboration, Measurement of the photon identification efficiencies with the ATLAS detector using LHC Run 2 data collected in 2015 and 2016, //European Physical Journal. - 2019. - C79, 205.

195 ATLAS Collaboration, Muon reconstruction performance of the ATLAS detector in proton-proton collision data at 13 TeV, //European Physical Journal. - 2016. - C76, 292.

196 T. Cornelissen et al., Concepts, Design and Implementation of the ATLAS New Tracking (NEWT), //Report ATL-S0FT-PUB-2007-007, 2007.

197 ATLAS Collaboration, Performance of the ATLAS Silicon Pattern Recognition Algorithm in Data and Simulation at 7 TeV, //Report ATLAS-C0NF-2010-072, 2010.

198 H. Gray for the ATLAS and CMS Collaborations, //Talk at LHCP 2017.

199 ATLAS Collaboration, Jet energy scale measurements and their systematic uncertainties in proton-proton collisions at 13 TeV with the ATLAS detector, //Physical Review. - 2017. - D96, 072002.

200 ATLAS Collaboration, Topological cell clustering in the ATLAS calorimeters and its performance in LHC Run 1, //European Physical Journal. - 2017. - C77, 490.

201 ATLAS Collaboration, Jet energy measurement with the ATLAS detector in protonproton collisions at 7 TeV, //European Physical Journal. - 2013. - C73, 2304.

202 M. Cacciari, G. P. Salam, and G. Soyez, The anti-kt jet clustering algorithm, //Journal of High Energy Physics. - 2008. - 04, 063.

203 M. Cacciari, G. P. Salam, and G. Soyez, FastJet user manual, //European Physical Journal. - 2012. - C72, 1896.

204 ATLAS Collaboration, Determination of the jet energy scale and resolution at ATLAS using Z/y-jet events in data at 8 TeV, //Report ATLAS-C0NF-2015-057, 2015.

205 ATLAS Collaboration, Performance of pile-up mitigation techniques for jets in pp collisions at 8 TeV using the ATLAS detector, //European Physical Journal. - 2016. -C76, 581.

206 ATLAS Collaboration, Identification and rejection of pile-up jets at high pseudorapidity with the ATLAS detector, //European Physical Journal. - 2017. - C77, 580.

207 ATLAS Collaboration, Measurements of ¿-jet tagging efficiency with the ATLAS detector using tt events at 13 TeV, //Journal of High Energy Physics. - 2018. - 08, 089.

208 ATLAS Collaboration, Performance of missing transverse momentum reconstruction with the ATLAS detector using proton-proton collisions at 13 TeV, //European Physical Journal. - 2018. - C78, 903.

209 ATLAS Collaboration, Performance of the ATLAS Inner Detector Track and Vertex Reconstruction in the High Pile-Up LHC Environment, //Report ATLAS-C0NF-2012-042, 2012.

210 ATLAS Collaboration, Performance of primary vertex reconstruction in proton-proton collisions at 7 TeV in the ATLAS experiment, //Report ATLAS-C0NF-2010-069, 2010.

211ATLAS Collaboration, Measurement of the tau lepton reconstruction and identification performance in the ATLAS experiment using pp collisions at 13 TeV, //Report ATLAS-C0NF-2017-029, 2017.

212 A. Batalov et al., Ionization calorimeter on base of the gas pressurized tubes (In Russian), //Report IFVE-92-140, 1992.

213 S.P. Denisov et al., A fine grain gas ionization calorimeter, //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 1993. - A335, 106.

214 GEM Collaboration, Technical Design Report to the SSC Laboratory, //Report GEM-TN-93-262, 1993.

215 GEM Collaboration, Workshop on forward calorimetry, //Report GEM-TN-93-424, ITEP, Moscow, Russia, June 1993.

216 ATLAS Collaboration, Liquid Argon Calorimeter Technical Design Report, //Report CERN-LHCC-96-41, December 1996.

217 D. Froidevaux, Proceedings of Large Hadron Collider Workshop G. Jarlskog and D. Rein (editors), //Report CERN 90-10, ECFA 90-133, Aachen, The Netherlands, 0ctober 1990, Volume 2, page 444.

218 SDC Collaboration, Letter of Intent by the Solenoidal Detector Collaboration to Construct and 0perate A Detector at the Superconducting Super Collider, //Report SSCL-SR-1153A, SSC-L0I0001, SDC-90-151, 1990.

219 M.I. Ferguson et al., Electron Testbeam Results for the ATLAS Liquid Argon Forward Calorimeter Prototype //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 1996. - A383, 399.

220 J.C. Armitage et al., Results for electrons from the 1995 ATLAS forward calorimeter prototype testbeam, //Nuclear Physics Proceedings Supplementary. - 1998. - B61, 101.

221 J.C. Armitage et al., Electron signals in the Forward Calorimeter prototype for ATLAS, //Journal of Instrumentation - 2007. - 02, P11001.

222 J. Pinfold et al., Performance of the ATLAS liquid argon endcap calorimeter in the pseudorapidity region 2.5 < | jj\ < 4.0 in beam tests, //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 2008. - A593, 324.

223 P. Krieger, Defective channels in the forward calorimeter, //Private communications.

224 ATLAS Collaboration, Luminosity determination in pp collisions at 8 TeV using the ATLAS detector at the LHC, //European Physical Journal. - 2016. - C76, 653.

225 ATLAS Collaboration, 0bservation of electroweak production of two jets in association with a Z-boson pair in pp collisions at Vs = 13 TeV with the ATLAS detector, //Report ATL-C0NF-2019-033, 2019.

226 ATLAS Collaboration, The performance of the jet trigger for the ATLAS detector during 2011 data taking, //European Physical Journal. - 2016. - C76, 526.

227 ATLAS Collaboration, Combination of Searches for Invisible Higgs Boson Decays with the ATLAS Experiment, //Physical Review Letters. - 2019. - 122, 231801.

228 А.А. Гаврилюк, Поиск тяжелого бозона Хиггса в канале H ^ WW ^ lvlv в эксперименте ATLAS на LHC, //Выпускная квалификационная работа магистра, 2016.

229 ATLAS Collaboration, Measurement of the effective leptonic weak mixing angle using electron and muon pairs from Z-boson decay in the ATLAS experiment at V s = 8 TeV, //Report ATL-C0NF-2018-037, 2018.

230 J. Rutherfoord and R.B. Walker, Space-charge effects in liquid argon ionization chambers, //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. - 2015. - A776, 65.

231 ATLAS Collaboration, ATLAS Phase-II Upgrade Scoping Document, //Report CERN-LHCC-2015-020, LHCC-G-166, 2015.

232 J. Rutherfoord et al., //Private communications, 2018.

233 S. Menke et al., //Private communications, 2018.

234 J. Rutherfoord et al., //Private communications, 2018.

235 В.Ш. Эпштейн и др., Универсальные пропорциональные камеры. //Private communications, 2000 и 2017.

236 ATLAS Collaboration, CSC project. //2006.

237 G.C. Blazey et al., Run II jet physics, //Preprint hep-ex/0005012v2, 2000.

238 S. Catani and Yu. L. Dokshitzer, The £±-clustering algorithm for jets in deep inelastic scattering and hadron collisions. //Physics Letters. - 1992. - B285, 291.

239 S.D. Ellis and D.E. Soper, Successive combination jet algorithm for hadron collisions. //Physical Review. - 1993. - D48, 3160.

240 S. Asai et al., Prospects for the search for a standard model Higgs boson in ATLAS using vector boson fusion //European Physical Journal. - 2004. - C32S2, 19.

241 M. Cacciari, G.P. Salam and G. Soyez, The anti-kt jet clustering algorithm //Journal of High Energy Physics. - 2008. - 04, 063.

242 ATLAS Collaboration, Performance of the ATLAS Trigger System in 2010, //European Physical Journal. - 2012. - C72, 1849.

243 B. Mellado et al., Feasibility of searches for a Higgs boson using + missing pT and high pT jets at the Fermilab Tevatron, //Physical Review. - 2007. -D76, 093007.

244 A. Barr et al., Measuring the Higgs boson mass in dileptonic W-boson decays at hadron colliders, //Journal of High Energy Physics. - 2009. - 07, 072.

245 ATLAS and CMS Collaborations, Combined Standard Model Higgs boson searches with up to 2.3 fb-1 ofpp collision data at V s = 7 TeV at the LHC, //Report ATLAS-C0NF-2011-157, CMS-PAS-HIG-11-023, 2011.

246 ATLAS Collaboration, Combined search for the Standard Model Higgs boson in pp collisions at Vs=7 TeV with the ATLAS detector, //Physical Review. - 2012. - D86, 032003.

247 The ATLAS Collaboration, A Particle Consistent with the Higgs Boson 0bserved with the ATLAS Detector at the Large Hadron Collider, //Science. - 2012. - 338, 1576.

248 The CMS Collaboration, A New Boson with a Mass of 125 GeV 0bserved with the CMS Experiment at the Large Hadron Collider, //Science. - 2012. - 338, 1569.

249 The ATLAS Collaboration, Measurement of the Higgs boson mass from the H^-yy and H^ZZ*^4€ channels in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector //Physical Review. - 2014. - D90, 052004.

250 The CMS Collaboration, Measurement of Higgs boson production and properties in the WW decay channel with leptonic final states, //Journal of High Energy Physics. -2014. - 01, 096.

251 А.А. Гаврилюк, Е.Н. Рамакоти и И.И. Цукерман, Контрольная область Z-бозона и поиск тяжелого бозона Хиггса в канале распада H^WW^ivlv в эксперименте ATLAS на БАК в протон-протонных столкновениях при 13 ТэВ, //Ядерная Физика и Инжиниринг - 2018. - 9, 591.

252 Е.Н. Рамакоти, А.А. Гаврилюк, и И.И. Цукерман, Изучение кинематической области сигнала для исследования свойств стандартного бозона Хиггса в канале h^WW^^lvlv в эксперименте ATLAS на LHC при 13 ТэВ, //Ядерная Физика и Инжиниринг - 2018. - 9, 585.

253 CMS Collaboration, Measurements of properties of the Higgs boson decaying to a W boson pair in pp collisions at 13 TeV //Physics Letters. - 2019. - B 791, 96.

254 ATLAS Collaboration, Measurement of the production cross section for a Higgs boson in association with a vector boson in the H ^ WW* ^ Ivlv channel in pp

collisions at 13 TeV with the ATLAS detector //Physics Letters. - 2019. - B 798, 134949.

255 CMS Collaboration, Combined results of searches for the standard model Higgs boson in pp collisions at 7 TeV. //Physics Letters. - 2012. - B 710, 26.

256 T. Aaltonen et al., CDF Collaboration, Combined Search for the Standard Model Higgs Boson Decaying to a bb Pair Using the Full CDF Data Set. //Physical Review Letters. - 2012. - 109, 111802.

257 V.M. Abazov et al., D0 Collaboration, Combined Search for the Standard Model Higgs Boson Decaying to bb Using the D0 Run II Data Set. //Physical Review Letters. - 2012. - 109, 121802.

258 CDF and D0 Collaborations, Evidence for a Particle Produced in Association with Weak Bosons and Decaying to a Bottom-Antibottom Quark Pair in Higgs Boson Searches at the Tevatron. //Physical Review Letters. - 2012. - 109, 071804.

259 ATLAS Collaboration, Search for the Standard Model Higgs Boson in tt decays in proton-proton collisions with the ATLAS detector. //Report ATLAS-C0NF-2012-160, 2012.

260 ATLAS Collaboration, Search for the Standard Model Higgs Boson produced in association with a vector boson and decaying to bottom quarks with the ATLAS detector. //Report ATLAS-C0NF-2012-161, 2012.

261 ATLAS Collaboration, Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector. //Physical Review. - 2015. - D91, 012006.

262 CMS Collaboration, Measurement of the properties of a Higgs boson in the four-lepton final state. //Physical Review. - 2014. - D89, 092007.

263 ATLAS Collaboration, Measurement of Higgs boson production in the diphoton decay channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector. //Physical Review. - 2014. - D90, 112015.

264 CMS Collaboration, 0bservation of the diphoton decay of the Higgs boson and measurement of its properties. //European Physical Journal. - 2014. - C74, 3076.

265 ATLAS Collaboration, Evidence for the Higgs-boson Yukawa coupling to tau leptons with the ATLAS detector. //Journal of High Energy Physics. - 2015. - 04, 117.

266 CMS Collaboration, Evidence for the 125 GeV Higgs boson decaying to a pair of tt leptons. //Journal of High Energy Physics. - 2014. - 05, 104.

267 ATLAS Collaboration, Search for the bb decay of the Standard Model Higgs boson in associated (W/Z)H production with the ATLAS detector. //Journal of High Energy Physics. - 2015. - 01, 069.

268 CMS Collaboration, Search for the standard model Higgs boson produced in association with a W or a Z boson and decaying to bottom quarks. //Physical Review.

- 2014. - D89, 012003.

269 ATLAS Collaboration, Study of (W/Z)H production and Higgs boson couplings using H^WW* decays with the ATLAS detector. //Journal of High Energy Physics. - 2015.

- 08, 137.

270 CMS Collaboration, Constraints on the spin-parity and anomalous HVV couplings of the Higgs boson in proton collisions at 7 and 8 TeV. //Physical Review. - 2015. -D92, 012004.

271 CMS Collaboration, Study of the Mass and Spin-Parity of the Higgs Boson Candidate via Its Decays to Z Boson Pairs. //Physical Review Letters. - 2013. - 110, 081803.

272 ATLAS Collaboration, Measurements of the Higgs boson inclusive, differential and production cross sections in the 41 decay channel at Vs = 13 TeV with the ATLAS detector. //Report ATLAS-C0NF-2019-025, 2019.

273 CMS Collaboration, Measurements of properties of the Higgs boson in the four-lepton final state in proton-proton collisions at 13 TeV. //Report CMS-PAS-HIG-19-001, 2019.

274 ATLAS Collaboration, Measurements and interpretations of Higgs-boson fiducial cross sections in the diphoton decay channel using 139 fb-1 ofpp collision data at 13 TeV with the ATLAS detector. //Report ATLAS-C0NF-2019-029, 2019.

275 CMS Collaboration, Measurements of Higgs boson properties in the diphoton decay channel in proton-proton collisions at 13 TeV. //Journal of High Energy Physics. -2018. - 11, 185.

276 CMS Collaboration, Measurement of inclusive and differential Higgs boson production cross sections in the diphoton decay channel in proton-proton collisions at 13 TeV. //Journal of High Energy Physics. - 2019. - 01, 183.

277 CMS Collaboration, Measurements of Higgs boson production via gluon fusion and vector boson fusion in the diphoton decay channel at 13 TeV. //Report CMS-PAS-HIG-18-029, 2019.

278 ATLAS Collaboration, Cross-section measurements of the Higgs boson decaying into a pair of т-leptons in proton-proton collisions at Vs=13 TeV with the ATLAS detector. //Physical Review. - 2019. - D99, 072001.

279 CMS Collaboration, 0bservation of the Higgs boson decay to a pair of тт leptons. // Physics Letters. - 2018. - B779, 283.

280 CMS Collaboration, Measurement of Higgs boson production and decay to the тт final state. //Report CMS-PAS-HIG-18-032, 2019.

281 ATLAS Collaboration, 0bservation of decays and VH production with the ATLAS detector. //Physics Letters. - 2018. - B786, 59.

282 CMS Collaboration, 0bservation of Higgs boson decay to bottom quarks. //Physical Review Letters. - 2018. - 121, 121801.

283 ATLAS Collaboration, 0bservation of Higgs boson production in association with a top quark pair at the LHC with the ATLAS detector. //Physics Letters. - 2018. - B784, 173.

284 CMS Collaboration, 0bservation of ttH production. //Physical Review Letters. -2018. - 120, 231801.

285 ATLAS and CMS Collaborations, Report on the Physics at the HL-LHC and Perspectives for the HE-LHC. //Report arXiv:1902.10229, 2019. Детальная информация о константах связи СБХ содержится в отчетах ATL-PHYS-PUB-2018-054 и CMS-FTR-18-011.

286 FCC Collaboration, FCC Physics 0pportunities. //European Physical Journal. - 2019. - C79, 474.

287 А.Н. Никитенко, Поиски хиггсовских бозонов вне рамок Стандартной модели на Большом адронном коллайдере //Докторская диссертация, 2019.

288 CMS Collaboration, Search for a Higgs boson in the mass range from 145 to 1000 GeV decaying to a pair of W or Z bosons. //Journal of High Energy Physics. - 2015.

- 10, 144.

289 ATLAS Collaboration, LAr/sFCal simulations for HL-LHC. //Public note in preparation, 2020.

290 ATLAS Collaboration, Search for the associated production of the Higgs boson with a top quark pair in multilepton final states with the ATLAS detector. //Physics Letters.

- 2015. - B749, 519.

291 ATLAS Collaboration, Evidence for the associated production of the Higgs boson and a top quark pair with the ATLAS detector. //Physical Review. - 2018. - D97, 072003.

292 ATLAS Collaboration, Analysis of ttH and ttW production in multilepton final states with the ATLAS detector. //Report ATL-C0NF-2019-045, 2019.

293 CMS Collaboration, Evidence for associated production of a Higgs boson with a top quark pair in final states with electrons, muons, and hadronically decaying t leptons at Vs = 13 TeV. //Journal of High Energy Physics. - 2018. - 08, 066.

294 ATLAS Collaboration, Search for the Higgs boson in the H^WW^lvjj decay channel at 7 TeV with the ATLAS detector. //Physics Letters. - 2012. - B718, 391.

295 ATLAS Collaboration, Search for WW/WZ resonance production in lvqq final states in pp collisions at 13 TeV with the ATLAS detector. //Journal of High Energy Physics. - 2018. - 03, 042.

296 ATLAS Collaboration, Combination of searches for heavy resonances decaying into bosonic and leptonic final states using 36 fb-1 of proton-proton collision data at V s = 13 TeV with the ATLAS detector. //Physical Review. - 2018. - D98, 052008.

Приложение 1. Изучение стандартного бозона Хиггса в механизмах рождения Vh и tth в канале h^ WW в эксперименте ATLAS на LHC

Для полноты картины следует кратко изложить результаты экспериментов ATLAS и CMS по исследованию СБХ в механизмах рождения Vh и tth в канале распада h^WW*. Напомним, см. часть 1.1, что сечение рождения СБХ в этих случаях в 10 - 100 раз меньше, чем в основном механизме ggF. Кроме того, для исследования указанных механизмов рождения необходимо выделить либо векторный бозон, либо пару топ-кварков, что неизбежно приводит к существенному уменьшению числа полезных событий. Именно для этих случаев повышение энергии LHC с 7 - 8 ТэВ до 13 ТэВ играет весьма существенную роль, поскольку масса конечного состояния, особенно для случая tth, заметно больше, чем для ggF или даже VBF.

П1.1. Результаты по рождению СБХ в механизме Vh

В эксперименте ATLAS в механизме рождения и распаде h^WW СБХ искался как при 7 - 8 ТэВ [269], так и при 13 ТэВ [281].

П1.1.1. Результаты при Vs = 7 - 8 ТэВ Ожидаемое сечение рождения СБХ с массой 125 ГэВ с последующим его распадом на WW в механизмах Wh (Zh) составляет всего 120 фб (70 пб) при 7 ТэВ и 150 фб (90 фб) при 8 ТэВ [110]. Изучались следующие топологии событий - четырехлептонная (WW* — Ivlv, Z — ll), трехлептонная (WW* — Ivlv, W—>lv), с двумя лептонами разных знаков (WW* — Ivlv, W/Z—qq) и с двумя лептонами одного знака (WW* — lvqq, W/Z — lv). Суммарное ожидаемое число событий сигнала на полной статистике 4,7 фб-1 (20 фб-1) при 7 ТэВ (8 ТэВ) по всем этим категориям после отборов составило 1,1 (9,4) соответственно. В то же время, предсказанное число событий фона при 8 ТэВ - 185 ± 12, а было обнаружено 227 событий. При 7 ТэВ увидели 21 событие при ожидаемом числе событий фона 22 ± 2. Итоговые результаты таковы: сила сигнала в единицах СМ от ассоциативного рождения СБХ с векторными бозонами оказалась равной: ¡iWh = 2.1+15-1.з (стат.) +12-о.8 (сист.), ¡¡Zh = 5.1+3 8-з.о (стат.) +19-о.9 (сист.),

¡vh = 3.0+L3-i.i (стат.) +10-0.7 (сист.).

Отметим, что наблюдаемся значимость сигнала от СБХ составила 2,5 а при ожидаемой 0,9 а. Первые результаты получены также в эксперименте CMS [250]. Для двухлептонного конечного состояния ¡vh = 0,4+20-19, для трехлептонного:

¡Wh = 0.56+127-0.95, ¡Zh = 6.4+74-6.4.

П1.1.2. Результаты при Vs = 13 ТэВ на статистике 36 фб-1 Заметно большее сечение рождения и почти вдвое большая светимость при 13 ТэВ позволили существенно улучшить точность результатов, полученных при энергиях 7 ТэВ и 8 ТэВ. В результате многомерного анализа на основе BDT было отобрано 86 (7) событий-кандидатов на Wh- (Zh-) рождение при ожидаемом фоне 67 ± 5 (2,5 ± 0,4) события, соответственно. Сила сигнала в единицах СМ от ассоциативного рождения СБХ с векторными бозонами оказалась равной:

¡Wh = 2.3+1Л-0.9 (стат.) +049-0.36 (эксп. сист.) +041-0.33 (эксп. сист.) = 2.3+12-1.0, ¡zh = 2.9+17-1.3 (стат.) +054-o.28 (эксп. сист.) +066-0.27 (теор. сист.) = 2.9+19-1.3 . При этом ожидаемые величины для СМ составили:

^wh=1.0+0■86-o.69(стат.)+0■40-o.зo(эксп.сист.)+0■32-o.26(теор.сист.)=1.0+1■0-o.8 и ¡^=1.0+1-3-0.9(стат.)+а41-0.20(эксп. сист.)+032-0.16(теор.сист.) =1.0+14-0.9. Таким образом, наблюдаемые (ожидаемые) величины значимостей сигнала в механизмах рождения Wh (Zh) составили 2,6 (1,3) и 2,8 (1,2) стандартных отклонения, соответственно, а итоговая значимость Vh - 4,1 а (1,9 a), a

¡VH = 2.5+08 -0.7(стат.)+030 -0.23(эксп.сист.) +037 -0.26(теор.сист.) = 2.5+09-0.8 при ожидаемой

¡vн=1.0+0■66-o.54(стат.)+0■26-o.l7(эксп.сист.)+0■22-o.l7(теор.сист.)=1.0+0■7-o.6. Соответственно, были измерены и сечения рождения СБХ при 13 ТэВ: aWh х BR(h—WW*)= 0.67+036 -0.32 пб, azh х BR(h—WW*)= 0.54+034 -0.25 пб при ожидаемых 293 ± 7 фб и 189 ± 7 фб. Величины, измеренные в эксперименте CMS на сходной статистике [250] таковы: ¡Wh = 3.3+19-17, ¡zh = 1.0+16-10.

Поскольку в неопределенностях измерений на неполной статистике при 13 ТэВ преобладают статистические ошибки, можно ожидать, что точности будут существенно улучшены в окончательном анализе всего образца событий.

П1.2. Результаты по рождению СБХ в механизме tth

В эксперименте ATLAS в механизме рождения tth и распаде h—WW* СБХ искался как при 8 ТэВ [290], так и при 13 ТэВ [291].

П1.2.1. Результаты при Vs = 8 ТэВ

Ожидаемое сечение рождение СБХ в механизме tth составляет 129 фб [110]. Его искали отдельно в многолептонных состояниях по распадам h—WW*, h—тт и h—ZZ*, в состояниях h—yy и в состояниях с двумя b-кварками (h—bb). Мы рассмотрим только те, которые связаны с h—WW*, а именно: 2l0rhad, (80% всех случаев связаны с распадом в два W), 31 (74%), 2l1ihad (35%), 41, (69%) 1l2rhad (4%), где под Thad понимается тау-лептон, распадающийся на заряженные адроны и нейтрино. Получившаяся величина л после объединения результатов по всем перечисленным конечным состояниям оказалась равной 2.1+14-1.2 (1,8 а), причем наименьшая погрешность измерений достигается в первых двух категориях. Ожидаемая величина в СМ - 1.0+12-09 (0,9 а).

П1.2.2. Результаты при Vs = 13 ТэВ на статистике 36 фб-1

Благодаря двукратному росту светимости и почти пятикратному росту сечения в механизме рождения tth при 13 ТэВ по сравнению с 8 ТэВ, было получено свидетельство в пользу его наблюдения в многолептонных каналах распада. Наблюдаемая значимость 4,1 а при ожидаемой 2,8 а. Появились также предварительные результаты ATLAS при 13 ТэВ на статистике 80 фб-1 [292].

Что касается эксперимента CMS, то на статистике, эквивалентной 36 фб-1, накопленной при энергии 13 ТэВ, они обнаружили свидетельство в пользу tth-рождения в многолептонных каналах распада со значимостью 3,2 а при ожидаемой 2,8 а [293].

Приложение 2. Поиск тяжелого бозона Хиггса в канале H^WW^lvqq в

эксперименте ATLAS на LHC

Относительная вероятность распада H—WW -—vqq в 7 раз превышает BR(H—WW-—vlv), поскольку суммарный BR(W— lv) «21% (l = e, /), а BR(W—qq) «68% [117]. Однако, из-за фона W—v+jets эта мода распада не годится для изучения свойств СБХ и поиска ТБХ с массой менее 300 ГэВ.

П2.1. Результаты по поиску ТБХ в канале распада H^WW^tvqq при 7 ТэВ

Для поиска ТБХ в канале распада H—WW—lvqq [294] строилось распределение по инвариантной массе всех продуктов распада, при этом используются ограничения mlv = mW и mjj = mW. В данном исследовании область масс была ограничена интервалом 300 ГэВ < mH < 600 ГэВ, в качестве ТБХ рассматривался СБХ. Причина такого ограничения была связана как со сложностью подавления фона, так и с быстрым ростом ширины бозона Хиггса при больших массах. События подразделялись на категории в соответствии с числом дополнительных струй для выделения ggF (менее двух таких струй) и VBF-рождения (более одной такой струи). Наилучшая чувствительность была достигнута при mH = 400 ГэВ, при которой измеренный верхний предел на ggF-сечение на 95%-ном CL составил 2,2 пб (1,9 пб), что в 1,9 (1,6) раза выше предсказаний СМ. При той же массе аналогичные величины для механизма VBF - 0,7 пб (0,6 пб), что превышает СМ-сечение примерно в 7 раз. При перемещении в область масс mH « 300 ГэВ и mH « 600 ГэВ, как ожидаемые, так и измеренные комбинированные (по двум механизмам рождения) верхние пределы на aH в единицах СМ ухудшаются, достигая величины 9,5 (5) соответственно.

П2.2. Результаты по поиску ТБХ в канале распада H^WW^tvqq при 8 ТэВ

Результаты эксперимента ATLAS по поиску ТБХ в канале распада H—WW-—vqq при 8 ТэВ были опубликованы в той же статье [50], в которой представлены результаты анализа канала H—WW-—vlv, см. часть 5.2. Важным улучшением в программе реконструкции адронных струй стала возможность их эффективного восстановления в широком конусе. Это актуально для выделения

распада W—qq при очень большой тн, когда W становится ультрарелятивистским и два кварка из продуктов его распада сливаются в одну широкую струю J. В итоге при массе 300 ГэВ в канале н—WW—lvqq удалось исключить на 95% CL aggF х BR(H—WW) « 2 пб при ожидаемом около 1 пб для модели NWA. При тн = 1500 ГэВ аналогичные величины равны 30 фб (20 фб). Таким образом, при тн = 300 ГэВ ожидаемые пределы, полученные по каналам Ivlv и Ivqq близки, в то время как при тн = 1500 ГэВ они втрое лучше для второго канала. После их объединения верхние границы на aggF х BR(H—WW) снижаются до 20 фб (15 фб) при 1,5 ТэВ. Что касается механизма рождения VBF, пределы aVBF х BR(H—WW) по каналу Ivqq составляют 0,8 пб (0,6 пб) при тн = 300 ГэВ и 6 фб (6 фб) при тн = 1500 ГэВ. Эти пределы значительно хуже (лучше), чем были получены для канала Ivlv при малой (большой) массе, соответственно. После обьединения результатов они улучшаются до 5 фб (5 фб) при тн = 1500 ГэВ.

П2.3. Результаты по поиску ТБХ в канале H—WW— Ivqq при 13 ТэВ

Благодаря повышению энергии LHC с 8 до 13 ТэВ и почти вдвое большей интегральной светимости (36 фб-1 при 13 ТэВ против 20 фб-1 при 8 ТэВ) удалось продвинуться в область масс выше 1,5 ТэВ и поставить верхние пределы на сечение рождения новой скалярной частицы в механизме рождения VBF в модели NWA. Напомним, что основной экспериментальной сложностью является увеличение pile-up. Полученные на 95% CL пределы на aVBF х BR^fl—WW) варьируют от 2 пб при тн = 300 ГэВ до 5 фб при тн = 3 ТэВ [295]. Они оказались в 3 раза выше (в 1,6 раза ниже), чем в моде распада Ivlv при меньшей (большей) массе ТБХ, соответственно. В последующем результаты исследования всевозможных конечных состояний в распадах ТБХ на пару W- и Z-бозонов были объединены. В тоге были получены верхние пределы как на сечение рождения ТБХ в механизме ggF, так и VBF, помноженные на относительную вероятность распада в два векторных бозона. При тн = 300 ГэВ они составили 400 фб (130 фб) для случаев ggF (VBF), соответственно, тогда как при тн = 3 ТэВ - 1,2 фб (3 фб) [296].

Благодарности

Подготовка и написание диссертации были бы невозможны без помощи и поддержки со стороны большого числа людей.

Благодаря своим родителям я выбрал специальность «физика высоких энергий», они меня направляли, помогали, постоянно интересовались моими исследованиями по диссертации. Им я ее и посвящаю.

Я признателен своей жене за терпение и моральную поддержку.

Я очень признателен первому руководителю группы нашего Института в эксперименте ATLAS В.Д. Хованскому, который долго меня воспитывал и приучил к самостоятельной работе.

Я очень благодарен П.А. Горбунову за постоянное внимание к моей деятельности и неоценимую помощь в течение 30 лет, человеку, научившему меня многим аспектам физического анализа, написанию и редактированию статей и отчетов.

Я благодарен В.Ю. Егорычеву и А.В. Акиндинову за большую помощь и поддержку работ по тематике диссертации со стороны Института.

Я благодарен А.М. Зайцеву за постоянный интерес к моей деятельности по бозону Хиггса, а также за поддержку работ нашей группы в CERN и в России со стороны Министерства науки и высшего образования России.

Я благодарен коллегам из других российских Институтов, прежде всего, А.Г. Мягкову, А.С. Романюку, Л.Н. Смирновой и Е. Храмову за полезный обмен мнениями на совещаниях российских групп эксперимента.

Я благодарен своим коллегам по группе А. Артамонову, С.П. Кручинину, А. Масленникову, А.Н. Розанову, В.В. Шаманову, П. Шаталову и В.Ш. Эпштейну - за большую помощь, особенно на ранних стадиях развития проекта ATLAS, и интерес к моей деятельности.

Я благодарен теоретикам Института, и прежде всего, Л.Б. Окуню, от которого я впервые услышал о бозоне Хиггса еще в 70-е годы 20-го века, будучи

школьником, М.И. Высоцкому и A^. Кайдалову за помощь, поддержку и интересные дискуссии.

Я благодарен К. Якобсу (K. Jakobs), привлекшему меня в 2005 г. к совместным исследованиям с рабочей группой ATLAS по бозону Хиггса (HWW), членом которой я являюсь и по сей день, П. Йенни (P. Jenni) за поддержку на стадии подготовки Предложения о Намерениях и Технического Предложения ATLAS, а также М. Aлекса (M. Aleksa) и И. Вингертер-Сиз (I. Wingerter-Seez) за плодотворное сотрудничество.

Я благодарен зарубежным коллегам - специалистам по переднему калориметру, прежде всего, Д. Разерфорду (J. Rutherfoord), П. Кригеру (P. Krieger) и П. Лоху (P. Loch) за полезные обсуждения и дискуссии.

Я благодарен своим многочисленным зарубежным коллегам из рабочей группы ATLAS HWW, прежде всего, Д. Фруадево (D. Froidevaux) и Б. Мелладо (B. Mellado) за полезные дискуссии.

Я также благодарен всем своим коллегам, вместе с которыми занимался созданием модуля-0 переднего калориметра.

Я благодарен своим коллегам из эксперимента CMS, прежде всего, В.Б. Гаврилову и A.H. Никитенко за обсуждение результатов, полученных на этой установке.

Я благодарен A.R Голутвину за полезные обсуждения. Я благодарен своим аспирантам A.A. Гаврилюку и Е.Н. Рамакоти, а также студенту И. П. Мордовцу за интерес и поддержку.