Kurzfassung
In dieser Arbeit wird eine Suche nach pseudoskalaren und skalaren (/pAH) Higgs-Bosonen pr/'asentiert, die in Top-Antitop-Quark-Paare (/ttbar) zerfallen. Au{/ss}erdem wird eine Messung der Top-Quark-Polarisation und der /ttbar Spinkorrelation vorgestellt. Hierbei wird ein Datensatz von 35.9 /fb verwendet, der 2016 vom CMS-Experiment aufgenommen worden ist. In beiden Analysen wird der dileptonische /ttbar-Endzustand untersucht. //
In der Suche nach /pAH-Higgs-Bosonen wird das zweidimensionale Spektrum der invarianten /ttbar-Masse und einer Winkelobservablen, die sensitiv auf den Spin und die Parit/'at des /ttbar-Systems ist, analysiert. Es werden Massenbereiche von 400 - 750 /GeV beziehungsweise relative Zerfallsbreiten von 0.5/% - 50/% untersucht. Ein /'Uberschuss, der mit einer Signalhypothese eines /pntA{400 ~/GeV}{5/%}-Teilchens konsistent ist, wird mit einer lokalen Signifikanz von 4$/sigma$ im dileptonischen Kanal beziehungsweise einer lokalen Signifikanz von 3.7$/sigma$ bei der Kombination von dileptonischem und semileptonischem Kanal beobachtet. Die globale Signifikanz des /'Uberschusses betr/'agt 2$/sigma$. Es werden Ausschlussregionen auf die St/'arke der Kopplungen zwischen dem /pAH und dem Top-Quarks bestimmt. Diese Resultate werden in Ausschlussregionen in einem supersymmetrischen Modell, dem hMSSM, als Funktion von /mA und /tanb /'ubersetzt. //
Bei der Messung der Spinkorrelation werden Verteilungen aller voneinander unabh{/'a}ngingen Observablen, die direkt sensitiv auf die Elemente der Top-Quark-Polarisations-Vektoren und der /ttbar-Spin-Dichte-Matrix sind, gemessen, auf das Niveau generierter Partonen entfaltet und auf den vollen Phasenraum extrapoliert. Zus{/'a}tzlich werden die Verteilungen zweier Winkel zwischen den geladenen Leptonen im Laborsystem gemessen, die zwar nur indirekt sensitiv auf /ttbar-Spinkorrelationen sind, aber mit einer exzellenten experimentellen Aufl{/'o}sung extrahiert werden k{/'o}nnen. Eine insgesamt gute /'Ubereinstimmung mit dem Standardmodell wird beobachtet. Allerdings gibt es leichte Unterschiede zwischen den Daten und der Vorhersage bei der Messung des Azimuthalwinkels zwischen den beiden geladenen Leptonen im Laborsystem. Die Messungen werden dazu benutzt, Einschr/'ankungen an anomale Beitr/'age im Rahmen einer effektiven Feldtheorie zu erhalten.
In this work, a search for heavy pseudoscalar and scalar (/pAH) Higgs bosons decaying to top-anti-top quark pairs (/ttbar) and a measurement of top quark polarization and /ttbar spin correlation are presented, performed using 35.9 /fb of data recorded by the CMS experiment in 2016. The dileptonic /ttbar final state is investigated in both analyses. // The /pAH Higgs boson search exploits the 2-dimensional spectrum of /ttbar invariant mass and an angular observable sensitive to both the spin and parity of the /ttbar system. The search probes mass and relative decay width ranges of 400 - 750 GeV and 0.5/% - 50/%, respectively. An excess consistent with the /pntA{400 ~/GeV}{5/%} signal hypothesis is observed with a local significance of 4$/sigma$ in the dileptonic channel and 3.7$/sigma$ in the combination of dileptonic and semileptonic channels. The global significance of such an excess is found to be 2$/sigma$. Exclusion regions on the coupling modifier of the /pAH to top quarks are derived. These results are converted into exclusion regions in the context of a supersymmetric model, the hMSSM, and are given in the parameter space /mA-/tanb. // In the spin correlation measurement, the distributions of all independent observables that are directly sensitive to the elements of top quark polarization vector and /ttbar spin density matrix are measured, unfolded to the level of generated partons, and extrapolated to the full phase space. In addition, the distributions of two angles between the charged leptons in the laboratory frame, which are, however, only indirectly sensitive to the /ttbar spin correlations but can be extracted with excellent experimental resolution, are measured. An overall good agreement with the standard model is observed. However, there is some tension between the data and predictions in the distribution of the azimuthal gap between the charged leptons in the laboratory frame. The measurements are used to constrain anomalous contributions within an Effective Field Theory framework.