Search for the decay of a heavy Higgs boson decaying to two light Higgs bosons using a kinematic fit

Abstract

Der Compact Muon Solenoid (CMS) Detektor ist einer von zwei Mehrzweck-Detektoren die sich im Tunnel des Large Hadron Colliders (LHC) am CERN in Genf befnden. In dieser Arbeit wird eine Suche nach einem schweren Higgs Boson, welches in zwei leichte Higgs Bosonen zerfällt, präsentiert. Untersucht wurden Daten aus Proton-Proton Kollisionen mit einer integrierten Luminositaet von 2.30 fb^-1 bei einer Schwerpunktsenergie von 13TeV. Die Daten wurden im Jahr 2015 vom CMS Detektor aufgenommen. Um die Sensitivitaet der Suche zu erhoehen, wurde ein kinematischer Fit (HHKinFit) entwickelt, der auf die Beduerfnisse der Suche abgestimmt ist. Der HHKinFit wurde zuerst fuer die Suche in 8TeV Daten und zuletzt fuer einer weiteren Suche in 13TeV Daten benutzt. Nach weiteren Verbesserungen wird in der Analyse dieser Doktorarbeit erstmals die Fitwahrsheinlichkeit des HHKinFits genutzt um die Sensitivitaet der Analyse weiter zu erhoehen. Da in den Daten kein Uberschuss beobactet wird, werden Ausschlussgrenzen auf das Produkt von Wirkungsquerschnitt und Verzweigungsverhaeltnis bestimmt, die im Rahmen des post-Higgs Minimalen Supersymmetrischen Standardmodells (hMSSM) und des non-alignement Zwei Higgs Doublet Modells interpretiert werden.

The Compact Muon Solenoid (CMS) detector is one of two multi-purpose detectors located underground in the Large Hadron Collider (LHC) tunnel at CERN in Geneva. In this thesis, a search for a heavy Higgs boson decaying to two light Higgs is presented. The search is performed on proton-proton collision data with an integrated luminosity of 2.30 fb^-1 and a centre-of-mass energy of 13TeV recorded by the CMS detector in 2015. To increase the sensitivity of the analysis, a kinematic fitting tool (HHKinFit) tailored to the needs of the analysis is developed. It was first used in the analysis of 8TeV data and was more recently used in an 13TeV analysis. Since then, further improvements to the HHKinFit have been implemented. The analysis presented in this thesis will mark the first use of the HHKinFit fit probability to further increase the sensitivity of the analysis. As no excess is observed, exclusion limits on the cross-section times branching ratio of the signal are set and interpreted in the post-Higgs Minimal Supersymmetric Standard Model (hMSSM) and the non-alignment Two Higgs Doublet Model (2HDM).