Kurzfassung
Die vorliegende Dissertation besch/'aftigt sich mit der Messung der Kopplungst/'arke des 125 GeV Higgs-Bosons in zwei Tau-Leptonen. Die Analyse wird mit einem Datensatz aus Proton-Proton-Kollisionen mit einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV durchgef/'uhrt, der im Jahr 2016 vom CMS Experiment am LHC aufgezeichnet worden ist und einer integrierten Luminosit/'at von 35.9 fb$^{-1}$ entspricht. Es werden die Zerfallskan/'ale $/mu/tau_h$ and $e/tau_h$ der beiden Tau-Leptonen betrachtet, die zusammen etwa 45/% aller $/tau/tau$ Zerf/'alle ausmachen. Hierbei steht $/tau_h$ f/'ur ein hadronisch zerfallendes Tau-Lepton.
F/'ur jeden Endzustand werden die ausgew/'ahlten Ereignisse in exklusive Signalkategorien einsortiert, um sie einem der Higgs-Boson Produktionskan/'ale (Gluon-Gluon-Fusion oder Vektorboson-Fusion) zuzuordnen. Um Ereignisse des Signalprozesses von den Hauptuntergrundprozessen zu trennen, wird f/'ur jede Signalkategorie ein Paar kinematischer Variablen ausgew/'ahlt. Diese werden in zweidimensionalen Verteilungen angeordnet und mittels eines Maximum Likelihood Fit angepasst, um das Signal zu extrahieren.
F/'ur das Endergebnis dieser Analyse werden die Messungen aus den $/mu/tau_h$ und $e/tau_h$ Zerfallskan/'alen mit den Ergebnissen aus $/tau_h/tau_h$ und $e/mu$ Endzust/'anden kombiniert. Die statistische Kombination dieser vier Endzust/'ande ergibt die Beobachtung des Zerfalls des Higgs-Bosons in ein Tau-Leptonpaar mit einer lokalen Signifikanz von 4,9 Standardabweichungen, w/'ahrend /SI{4,7}{/sigma} erwartet werden.
Die Signalst/'arke wird zu $/mu=/sigma//sigma_{SM}= 1.09^{+0.27}_{-0.26} = 1.09 /pm 0.15 /text{(stat.)} ^{+0.16}_{-0.15} /text{(syst.)} ^{+0.10}_{-0.08} /text{(theo.)} ^{+0.13}_{-0.12} /text{(bbb.)}$ bestimmt. Diese steht vollst/'andig in Einklang mit der Erwartung im Rahmen des Standardmodell innerhalb der angegebenen Unsicherheiten.
Weiterhin wird im Rahmen der vorliegenden Dissertation ein Beitrag zum Alignment des Spurdetektors beschrieben, als eine Komponente der Kalibration des CMS Detektors. Am Ende des Jahres 2016 ist der CMS Pixeldetektors einem Upgrade unterworfen und ausgetauscht worden. Als erster Schritt ist daher eine Vielzahl von Studien mit simulierten Daten durchgef/'uhrt worden. Diese hatten zum Ziel, eine erste spurbasierte Strategie zum Alignment des neuen Pixeldetektors auszuarbeiten.
Basierend auf dieser Strategie ist im Jahr 2017 dann das Alignment des Pixeldetektor erfolgreich durchgef/'uhrt worden. Dazu sind Spuren kosmischer Strahlung benutzt worden, die vom Pixel/-detektor aufgezeichnet worden sind. Dabei konnten gr/'o{/ss}ere Misalignment - vor allem in der Vorw/'artsrichtung des Pixelspurdetektors - korrigiert werden. Dies kann durch Verbesserungen mehrerer spurbasierter Verteilungen nachgewiesen werden.
This thesis presents the measurement of the coupling strength of the 125 GeV Higgs boson to $/tau$ leptons. The measurement is performed on proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of 13 TeV, collected by the CMS experiment at the LHC in the year 2016, and corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb$^{-1}$. The main focus of this work lies on the $/mu/tau_h$ and $e/tau_h$ final states - where $/tau_h$ indicates a hadronically decaying $/tau$ lepton - amounting to about 45/% of possible $/tau/tau$ decays. For each final state, selected events are classified into exclusive signal categories, targeting Higgs boson production through gluon-gluon fusion and vector boson fusion. A pair of kinematic variables is chosen for every category to disentangle the Higgs signal from the main background processes, and the corresponding two-dimensional distributions are used to extract the signal by means of a maximum-likelihood fit. The final result of this analysis combines the measurements in the $/mu/tau_h$ and $e/tau_h$ decay channels with the ones in the $/tau_h/tau_h$ and $e/mu$ final states. From the statistical combination of these four final states, the decay of the Higgs boson to a pair of $/tau$ leptons is observed with a local significance of 4.9 standard deviations, with the expectation being $4.7 /sigma$. The signal strength is determined to be $/mu=/sigma//sigma_{SM}= 1.09^{+0.27}_{-0.26} = 1.09 /pm 0.15 /text{(stat.)} ^{+0.16}_{-0.15} /text{(syst.)} ^{+0.10}_{-0.08} /text{(theo.)} ^{+0.13}_{-0.12} /text{(bbb.)}$, which is fully compatible with the Standard Model expectation within the uncertainty. Furthermore, this thesis also contributed to the calibration of the CMS detector in the context of tracker alignment. At the end of 2016, the CMS pixel tracker has been replaced with a new upgraded version of it. Several studies on simulated events have been performed, with the aim of elaborating a strategy for the first track-based alignment of the new pixel detector after its installation. Based on this strategy, the pixel detector has been successfully aligned using cosmic ray tracks recorded in early 2017. Large misalignments, especially in the forward region of the detector, have been corrected, as confirmed by the improvements observed in several track-related distributions.