TY  - THES
AU  - Ferencz, Lars
TI  - Measurements of Higgs boson production in association with top quarks in the Higgs to bb̄ decay channel with the ATLAS experiment at the LHC
PB  - Humboldt-Universität zu Berlin
VL  - Dissertation
M1  - PUBDB-2025-05109
SP  - 206
PY  - 2025
N1  - Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, 2025
AB  - Die Entdeckung des Higgs-Bosons 2012 am LHC bestätigte das Standardmodell als führende Theorie zur Beschreibung fundamentaler Teilchenwechselwirkungen. Mit größeren Datensätzen konnten die Eigenschaften des Higgs-Bosons immer präziser untersucht werden. Besonders wichtig ist die Yukawa-Kopplung an das Top-Quark – die stärkste Kopplung im Standardmodell aufgrund seiner hohen Masse. Diese lässt sich direkt in tt̄H(H→bb̄)-Ereignissen untersuchen, bei denen das Higgs in zwei b-Quarks zerfällt – sein häufigster Zerfallskanal. Der Haupt-Hintergrund Prozess ist die tt̄bb̄-Produktion, die denselben Endzustand erzeugt und eine große Herausforderung darstellt. Diese Arbeit präsentiert eine Messung der Signalstärke (Verhältnis von beobachteter zu erwarteter Produktionsrate) basierend auf ATLAS-Daten von 2015–2018 bei √s = 13 TeV. Aufgrund der komplexen Endzustände mit mehreren b-Quarks und unterschiedlichen Energieskalen zählt die Simulation des tt̄bb̄-Hintergrunds zu den größten systematischen Unsicherheiten. Verbesserungen bestehender Simulationen sowie ein neuer Ansatz namens „Sherpa Fusing“ werden untersucht. Die Analyse verwendet 140 fb⁻¹ an Run-2-Daten und aktuelle Algorithmen. Die hohe b-Quark-Multiplizität, auch aus Top-Zerfällen, erfordert spezialisierte Auswerteverfahren basierend auf maschinellem Lernen. Die verbesserten Simulationen ermöglichen ein konsistentes Modell systematischer Unsicherheiten zur Erhöhung der Messgenauigkeit. Die Signalstärke wird sowohl insgesamt als auch differentiell in Abhängigkeit vom transversalen Impuls des Higgs-Bosons im Einzel-Lepton-Kanal bestimmt. Die inklusive Signalstärke beträgt 0.82+0.30-0.27, bei einer Signifikanz von 3,1σ gegenüber dem erwarteten Hintergrund.The 2012 discovery of the Higgs boson at CERN’s LHC confirmed the Standard Model as the leading theory for fundamental particle interactions. Larger datasets have since enabled more precise measurements of the Higgs’ properties. A key aspect is its Yukawa coupling to the top quark—the strongest in the Standard Model due to the top’s high mass. This coupling is directly probed in tt̄H(H→bb̄) events, where the Higgs decays to a b-quark pair, the most probable decay mode. The dominant background is tt̄bb̄ production, which has the same final-state particles, posing a major challenge. This thesis presents a measurement of the signal strength (ratio of observed to expected cross-section) using ATLAS data collected from 2015–2018 at √s = 13 TeV. Due to the complex final state and varied energy scales, the modeling of the tt̄bb̄ background is a major source of systematic uncertainty. Improvements to existing simulations, including a novel approach called 'Sherpa Fusing', are investigated. The analysis uses 140 fb⁻¹ of Run 2 data and the latest object reconstruction algorithms. The high b-jet multiplicity, also due to b-quarks from top decays, requires advanced machine learning methods. The improved simulations are used to construct a coherent model of systematic uncertainties, aiming to reduce their overall impact and increase measurement precision. The signal strength is measured inclusively and differentially in terms of the Higgs boson's transverse momentum in the single-lepton channel. The inclusive signal strength is found to be 0.82+0.30-0.27, with a measured significance of 3.1σ above the Standard Model background expectation.
KW  - Higgs-Boson (Other)
KW  - ATLAS (Other)
KW  - Yukawa-Kopplung (Other)
KW  - tt̄bb̄-Produktion (Other)
KW  - Higgs (Other)
KW  - ATLAS (Other)
KW  - ttH (Other)
KW  - Top (Other)
KW  - Modelling (Other)
KW  - tt̄bb̄ production (Other)
LB  - PUB:(DE-HGF)11
UR  - https://bib-pubdb1.desy.de/record/641682
ER  -