Thesis:

Initial approach to the physics of Higgs bosons decaying to tau leptons and b-quarks with the ATLAS experiment

The ATLAS Experiment is preparing for data taking during the during the LHC Run3, with a corresponding increase in instantaneous luminosity (pile-up) and beam energy, and consequently a large event rate and size. This scenario takes into account multiple improvements and updates based on the increase in stored data. This document put the focus of the software improvements, as the Trigger Monitoring Code, Data-Quality Trigger and some experimental studies of the Higgs particles in later specific framework used in ATLAS. Part of the beginning of the data collection is the Trigger Code and in order to cope with the more stringent data-taking condition, the ATLAS software underwent an upgrade to a multi-threading architecture that implied a major rewriting of the ATLAS software framework (Athena). Specifically, the Tau Offline Monitoring Code was completely modified for Run 3 which is part of the main stage of the experiment process to postulate Tau candidates as well as exotic searches. Also, for the same Monitoring Code was performed a Data-Quality study related to the search of a better and upgrade reference suitable for the current monitoring status. Finally, in some later stage when the Higgs studies are performed, a work about the standard calibrated dataset format (CxAOD) collected in background samples with a new version Monte Carlo generator Sherpa 2.2.11 is done, due to analysis of the Higgs boson pair production (HH) in the 𝑏𝑏𝜏𝜏 channel decay.

El experimento ATLAS se prepara para la toma de datos durante el «Run 3» del LHC, lo que conlleva un aumento en la luminosidad instantánea (así como en el fenómeno de pile-up) y en la energía del haz, resultando en una mayor tasa y tamaño de los eventos. Este escenario incorpora diversas mejoras y actualizaciones, fundamentadas en el incremento del volumen de datos almacenados. El presente documento se centra en las mejoras de software —tales como el código de monitorización del sistema de disparo (trigger), el control de calidad de los datos del trigger y estudios experimentales sobre las partículas de Higgs— dentro del marco de trabajo (framework) específico utilizado en ATLAS. Dado que el código del sistema de disparo es fundamental para la fase inicial de la adquisición de datos, y para hacer frente a unas condiciones de toma de datos más exigentes, el software de ATLAS ha sido adaptado a una arquitectura multihilo (multi-threading), lo que ha requerido una reescritura sustancial del marco de software de ATLAS (denominado Athena). En particular, el código de monitorización offline para leptones tau ha sido completamente modificado para el «Run 3»; este componente es esencial en el proceso experimental para identificar candidatos a leptones tau, así como para la búsqueda de física exótica. Asimismo, se ha llevado a cabo un estudio de calidad de los datos para dicho código de monitorización, con el objetivo de establecer referencias actualizadas y más adecuadas al estado actual de la monitorización. Finalmente, en una etapa posterior —centrada en los estudios sobre el bosón de Higgs—, se ha trabajado con un formato estandarizado de conjuntos de datos calibrados (denominado CxAOD), generados a partir de muestras de fondo mediante una nueva versión del generador Monte Carlo Sherpa (versión 2.2.11). Este trabajo se enmarca en el análisis de la producción de pares de bosones de Higgs (HH) a través de su desintegración en el canal $bb\tau\tau$.