Compact Muon Solenoid (CMS) eksperiment CERN-s on üks neljast suurest Large Hadron Collider (LHC) kiirendi, mis asub Prantsusmaa ja Šveitsi piiril, osakestedetektorist. LHC kiirendab prootoneid (või raskeid ioone) peaaegu valguse kiiruseni: nende kokku põrgatamine annab meile võimaluse heita pilku looduse alusosakeste olemusse. Kolme fundamentaalset looduse alusjõudu (kõiki peale gravitatsiooni) with kirjeldab osakestefüüsika standardmudel. Standardmudel on praeguseni peaaegu täiuslik looduse kirjeldus. Samal ajal me teame, et see ei ole täielik ja et peab olema midagi enamat, kuna oma praegusel kujul ei kirjelda standardmudel gravitatsiooni (seda kirjeldab Einsteini üldrelatiivsusteooria) ja astrofüüsikalisi ning kosmoloogilisi vaatlusi, mis viitavad „tumeaine“ ja „tumeenergia“ peale, osakesi ja jõude, mis jäävad välja meie praegusest (osakeste)maailma mõistmisest. Kuna 2012. aastaks olid kõik ette ennustatud alusosakesed leitud, on alanud jaht uuele füüsikale (millest me teame, et see on olemas).
Meie analüüsirühm, mida juhib Torben Lange, uurib CMS eksperimendis kogutud andmetes 2012. a. avastatud Higgsi bosonit ja selle lagunemist lepton-lõppolekuteks (k.a. hadroniteks lagunevad taud). Alates avastamisest on uuritud mitmeid Higgsi bosoni omadusi mis, nagu selgub, ei erine standardmudeli ennustustest üle mõne protsendi. Üks võimalik erand on Higgsi bosoni trilineaarne enese-vastastikmõju λ (kolme Higgsi osakese interaktsioonitugevus). Kuigi sel on kaudne mõju Higgsi osakeste tekke ristlõikele ja üksikute Higgsi osakeste protsesside lagunemissuhetele, saab seda otse mõõta ainult di-Higgsi sündmustes, kus tekib korraga kaks Higgsi osakest. Di-Higgsi sündmuste uurimine ei aita meil mitte ainult mõista λ, mis on otseselt seotud Higgsi bosoni potentsiaaliga ja meie universumi stabiilsusega, vaid ka teisi standardmudeli interaktsioone nagu kahe Higgsi ja kahe vektorbosoni vaheline vastastikmõju C2V, vaid ka teisi uue füüsika stsenaariume, mida uurib efektiivne väljateooria(nt. HEFT interaktsioonidega C2, Cg ja C2g) nagu ka resonantset produktsiooni X->HH.
Joonis näitab kõiki neid protsesse, mida me oma rühmaga uurime.
Keskendume peamiselt kolmele eesmärgile:
Di-Higgsi analüüs LHC Run3-s: osaleme aktiivselt käimasolevasRun3 analüüsis nagu HH->bbττ ja HH->multilepton. See käib tugevas koostöös prof. Peter Schleperiga Hamburgi ülikoolist ja mitmete teiste välismaa kolleegidega. Eestvedaja on Norman, kelle doktoritöö on HH->bbττ protsessist.
Üldised di-Higgsi uuringud: Torben on praegu CMS-i sisemine di-Higgsi kontaktisik, kes koordineerib erinevaid analüüse, töötab kõigi CMS di-Higgsi uuringute ühise analüüsitarkvara nagu hh-inference kui ka erinevate signaaliprotsesside modelleerimise tarkvara, mis katab uue füüsika stsenaariume HEFT/SMEFT-is ja UV-täielikes mudelites. Võtame tugevalt osa kõigist di-Higgsiga seotud CMS-i kombinatsioonide loomisest. Torben on samuti Eesti esindaja COST-is COMETA, mis käsitleb multibosonilisi interaktsioone.
Tulevikule mõeldes oleme huvitatud pikaajalistest arengutest di-Higgsi uuringutes, sealhulgas HL-LHC projektsioonidest, tulevikukollaiderite rekonstruktsioonialgoritmidest (koostöös meie masinõppe rühmaga, mida juhib Joosep Pata) ning esialgsetest tuleviku kollaiderite di-Higgsi ja tundlikkuse uuringutest.
Võtke ühendust, kui soovite rohkem teada, pärida töövõimaluste üle või tahate teha meie juures praktikat või lõputööd (teeme koostööd nii TalTechi kui Tartu Ülikooliga): kirjutage [E-post].
“Prospects for di-Higgs boson searches with multilepton final states in the qqHH production mode”, Masters this by Norman Seeba [link]
“Combination of searches for nonresonant Higgs boson pair production in proton-proton collisions at sqrt(s) = 13 TeV”, the CMS collaboration, CMS-PAS-HIG-20-011, Conference pre-print, [link]
“A portrait of the Higgs boson by the CMS experiment ten years after the discovery”, the CMS collaboration, doi:10.1038/s41586-022-04892-x, published in nature, [link]
“Search for Higgs boson pairs decaying to WW*WW*, WW*ττ, and ττττ in proton-proton collisions at Sqrt( = 13 TeV”, the CMS collaboration, doi:10.1007/JHEP07(2023)095, published in JHEP, [link]
Constraints on the Higgs boson self-coupling from the combination of single and double Higgs boson production in proton-proton collisions at Sqrt( = 13 TeV, the CMS collaboration, doi:10.1016/j.physletb.2024.139210, published in PLB, [link]
Searches for Higgs boson production through decays of heavy resonances, the CMS collaboration, doi:10.1016/j.physrep.2024.09.004, published in Physics Reports, [link]
Tau lepton identification and reconstruction: A new frontier for jet-tagging ML algorithms, Lange, Torben and Nandan, Saswati and Pata, Joosep and Tani, Laurits and Veelken, Christian, doi:10.1016/j.cpc.2024.109095, Comput. Phys. Commun., [Link]
A unified machine learning approach for reconstructing hadronically decaying tau leptons, Tani, Laurits and Seeba, Nalong-Norman and Vanaveski, Hardi and Pata, Joosep and Lange, Torben, arXiv:2407.06788, submitted to Comput. Phys. Commun., [Link]
