Search for Higgs boson pair production at the CMS experiment of the LHC and studies of a new trigger algorithm for the muon chambers in HL-LHC

Abstract

This thesis reports a search for double Higgs boson production at the Large Hadron Collider (LHC). This process is predicted by the Standard Model of particle physics (SM), with a production cross section around 1000 times smaller than single Higgs boson production. Its study can provide information about the Higgs potential, the Higgs self-coupling, and its couplings to other SM particles such as the t quark or the vector bosons. Additionally, Beyond the Standard Model (BSM) effects can manifest as modiffications on the production cross section or changes in event kinematics. Two production modes are studied, gluon fusion (ggF) and vector boson fusion (VBF). This search is performed using data from the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment during the so-called Run 2 of the LHC, corresponding to proton-proton collision data collected in 2016, 2017, and 2018, and amounting to a total integrated luminosity of around 138 fb1. The analysis considers the final state where a Higgs boson decays into two b quarks and the other decays into two leptons. Since it has an intermediate branching ratio and relatively low background, it is considered as one of the golden channels in the search for double Higgs boson production...Esta tesis presenta una busqueda de produccion de pares de bosones de Higgs en el Large Hadron Collider (LHC). Este proceso esta predicho por el Modelo Estandar de fsica de partículas (ME), con una seccion e caz de produccion alrededor de 1000 veces mas pequeña que la produccion de un unico boson de Higgs. El estudio de este proceso aporta informacion acerca del potencial del Higgs, el autoacoplo del boson de Higgs y su acoplo a otras partículas del ME, como el quark t or los bosones vectoriales. Adicionalmente, efectos de Fsica Mas Alla del Modelo Estandar se pueden manifestar como modificaciones en la seccion eficaz de produccion o en la cinematica de los objetos del evento. Dos modos de produccion son estudiados: fusion de gluones (gluon fusion, ggF) y de bosones vectoriales (vector boson fusion, VBF). Esta busqueda se ha realizado con datos del experimento Compact Muon Solenoid (CMS) durante el Run 2 del LHC, correspondiente a los años 2016, 2017y 2018, correspondiente a una luminosidad integrada de 138 fb 1. Este analisis considera el estado final en el que un boson de Higgs decae en dos quarks b y elotro en dos leptones . Dado que es este canal tiene una fraccion de desintegracion intermedia y un fondo relativamente bajo, es uno de los canales que provee mejores resultados dentro de la produccion de pares de bosones de Higgs...