Yüksek enerjili hadron çarpıştırıcılarında yüklü higgs bozonu üretimi ve bozunum kanalları
Production and decay channels of charged higgs boson at high energy hadron colliders
Yazar: ALEV EZGİ DEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. ORHAN ÇAKIR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Higgs bozonu = Higgs boson

Özet:
Bu tez çalışmasında, yüksek enerjili hadron çarpıştırıcılarında tek üretim süreci ile yüklü Higgs bozonu üretimi ve sonraki bozunum kanallarının incelenmesi yapılmıştır. Yüklü Higgs Bozonunun bozunma genişlikleri hesaplanmış, bozunma süreci olarak H^+→tb ̅  (H^-→t ̅b) ve H^+→τ^+ ν (H^-→τ^- ν ̅) alınmıştır. Yüklü Higgs bozonun olası bütün bozunmaları için dallanma oranları ile ilgili grafikler elde edilmiştir ve bu grafiklerin çeşitli parametrelere göre nasıl değiştiklerine bakılmıştır. Bu değişimler kütle, tanβ ve  cos(β-α) ile ilişkili olduğundan bu parametreler değiştirilerek çeşitli grafikler elde edilmiştir. İki Higgs  ikilisi modeli çerçevesinde yüklü Higgs bozonun etkileşmeleri incelenmiş ve üretim süreçlerinin tesir kesitleri hesaplanmıştır. Model parametreleri için farklı senaryolar çalışılmış ve bu parametreler olay üreticiye aktarılarak hadron çarpıştırıcıların farklı kütle merkezi enerjileri için tesir kesiti hesapları yapılmıştır. Yüklü Higgs bozonu tek üretim süreci pp→H^- t+X sinyal tesir kesiti hesabı yapılmıştır, farklı bozunum kanallarında dallanma oranları kullanılarak son durum için tesir kesitleri ve olay sayıları hesaplanmıştır. Sinyal hesaplarında çarpışma enerjileri 13 TeV, 14TeV ve 100 TeV için farklı senaryolardaki σS x BR x eff hesapları yapılmıştır. Arka plan hesaplamalarında ise aynı kütle merkezi enerjilerinde σB x BR x eff  tesir kesiti hesaplamaları yapılmıştır. Son durum için hesaplanan sinyal ve arka plan olay sayıları kullanılarak istatistik gözlenebilirlik (SS) değerleri hesaplanmıştır. Yüksek kütle merkezi enerjisinde bu istatistik gözlenebilirliğin yüksek değerlerine ulaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis study, charged Higgs boson production and research of  subsequent decay channels with single production process has been performed. The decay widths of  charged Higgs boson  has been calculated and decay process H^+→tb ̅  (H^-→t ̅b) and H^+→τ^+ ν (H^-→τ^- ν ̅)  has been taken into account. The plots about the decay rates of all possible decays has been produced and examined how these plots change with several parameters. Since these changes are related to mass,  tanβ and  cos(β-α), several plots has been obtained with the variation of these parameters. Within the framework of  Two Higgs Doublet Model charged Higgs boson interactions has been examined  and the cross sections of  production processes have been calculated. For model parameters, there are different scenarios which have been studied and these parameters have been transferred to the  event generator, and the cross section calculations for different center of  mass energies of hadron collider  have been performed. Signal cross section calculations for charged Higgs boson single production process pp→H^- t+X  has been done. The cross section and number of events calculations have been made by using  branching ratios of different decay channels for the final state. For signal calculations collision energies are taken as 13 TeV, 14TeV ve 100 TeV, and  σS x BR x eff has been calculated for different scenarios. In backround calculations at  same center of mass energies, the  cross section times branching times efficiency  calculations σB x BR x eff has been made. Using calculated signal and backround number of events for the final state statistical significance (SS) values have been obtained. At higher center of mass energies, higher values of this statistical observability have been reached.