Promotiebericht, 5 juni 2008

Higgs iets preciezer in kaart gebracht

Promovenda Cristina Galea beperkt de ruimte waarbinnen het Higgsdeeltje zou moeten bestaan. Met een nieuwe methode stelt zij de grenzen voor de waarschijnlijkheid van de productie van het Higgs deeltje als functie van zijn massa nog scherper, aan de vooravond van een spannende tijd voor wetenschappers, waarin een nieuwe deeltjesversneller van start gaat.

In haar promotieonderzoek beschrijft ze een zeer nauwkeurige correctiemethode voor de detectorgegevens, waarin aanwijzingen voor het bestaan van het Higgs gezocht worden. Galea hoopt op 25 juni aanstaande op dit onderzoek te promoveren aan de Radboud Universiteit Nijmegen.

Volgens het Standaard Model van de elementaire deeltjesfysica bepaalt het Higgs veld de massa van alle elementaire deeltjes. Als het model correct is, dan moet er een nog niet ontdekt deeltje bestaan, het Higgs boson. Galea beschrijft in haar proefschrift deze zoektocht naar het Higgs boson.

Zij voerde het onderzoek uit bij het D0 experiment van de Tevatron versneller op Fermilab bij Chicago. Dat is de belangrijkste plek in de wereld voor deze zoektocht, tot de nieuwe versneller bij CERN aan gaat eind dit jaar.

In een deeltjesversneller botsen protonen met hoge energie. Bij de botsing ontstaan nieuwe deeltjes die al dan niet meteen weer verder vervallen naar andere producten. Een van de meest gevoelige vervalskanalen is die waarin het Higgs boson vervalt naar een paar van tau leptonen, deeltjes die 3475 keer zwaarder zijn dan electronen. De zoektocht van Galea resulteerde in de tot op heden meest precieze meting van de werkzame doorsnee van de vervalsroute proton-antiproton → Z → τ-τ. Deze precisie werd verkregen met behulp van een nieuwe en gedetaileerde correctiemethode voor de detectorgegevens.

Galea vond geen glimpjes van het Higgs boson, maar de meting zet stringente grenzen op de werkzame doorsnede voor Higgs boson productie, en ook op variabelen in het supersymmetrische Standaard Model. Eind dit jaar komen naar verwachting ook de eerste gegevens van de Large Hadron Collider (LHC) bij CERN, Geneve binnen. De LHC zal dan de krachtigste versneller zijn en, als het Higgs boson bestaat, deze zeker vinden.

"Even though the tau leptons are hard to detect, they are proven to be important when looking for the Higgs boson, in particular if supersymmetry exists. I hope the techniques described in my thesis will also be useful for searches at the LHC," vult Cristina aan.

Measurement of σ(proton-antiproton→Z)Br(Z→τ⁺τ^-) and search for Higgs bosons decaying to τ⁺τ^- at √_s=1.96 TeV, by Cristina Galea

Het proefschrift is hier te downloaden als pdf document.

De promotie vindt plaats op 25 juni 2008 om 13:30 precies in de Academiezaal Aula, Comeniuslaan 2 Nijmegen.

Contact: galea@fnal.gov

The analysis demonstrates the ability of the D0 experiment to identify tau leptons decaying hadronically with good efficiency and high purity, a challenging task in proton-antiproton collisions.

Figuur 1: Het verschil tussen de bijdrage van alle bekende vervalsprocessen in een meting (links) en de bijdrage van een Higgs boson (rechts, massa 160 GeV). De metingen volgen de linkse piek, en Galea concludeert dan ook dat er geen Higgs deeltje met een massa van 160 GeV gevormd is in de botsing.

Figuur 2: De bovenlimieten van het Higgs boson, als functie van zijn massa. De gestippelde lijn geeft de verwachte waarden, de doorgetrokken lijn de werkelijk geobserveerde waarden.