Searching for Beyond the Standard Model particles decaying to muon pairs with SND@LHC

Apesar do Modelo Padrão (MP) ser uma teoria muito bem sucedida, não é suficiente para explicar todos os problemas da física moderna. Para estes,é necessário extender o MP com recurso a física para além do modelo padrão (BSM). O Scattering and Neutrino Detector at the LHC (SND@LHC) é uma experiência compacta e autónoma cujo objetivo principal é a observação de neutrinos de colisor. Nesta tese, realizamos o primeiro estudo de Feebly Interacting Particles (FIPs) em SND@LHC.

Esta análise foca-se mais na assinatura experimental do decaimento escolhido (para dimuão) do que na partícula que decai, em busca de independência do modelo de FIP. O modelo de referência escolhido foi o Higgs Escuro, um escalar cuja interação com as partículas do MP se faz através de mistura com o bosão de Higgs do MP. Esta FIP foi simulada utilizando o Forward Experiment Sensitivity Estimator (FORESEE), com uma massa de 251.2MeV e a decair no alvo do detetor.

A simulação foi posteriormente convertida para um formato compatível com SNDSW. Com recurso a amostras de simulação de Monte-Carlo do ruído e de dados experimentais, foram implementados vários cortes de seleção , resultando num ruido de neutrinos de <0.2 eventos em , numa estimativa de ruído na zona de sinal de em para as melhores condições do detetor, correspondendo a 7 eventos necessários para a rejeição de apenas ruído a 5 sigma, e simultaneamente retendo 12.78% de eficiência de seleção do sinal. Combinando estes valores, poderíamos esperar rejeição de apenas ruído após, em média, 54 decaimentos de Higgs Escuros no alvo do detetor. Foram também excluídos ângulos de mistura do Higgs escuro superiores a para a massa estudada.