Measurement of the tt production cross-section in the ⊤ + jets final state at √s = 7 TeV with the ATLAS detector at the LHC
Conidi, Maria Chiara
Bosman, Martine, dir. (Institut de Física d'Altes Energies)
Casado Lechuga, María del Pilar, tut. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física

Publicació:	[Barcelona] : Universitat Autònoma de Barcelona, 2013
Descripció:	1 recurs electrònic (195 p.)
Resum:	This thesis contributes to the area of top physics with the measurement of the top pairs (t-tbar) production cross-section via strong interaction in proton-proton collisions at the LHC. The aim is to measure the t-tbar production cross-section in the semi-leptonic decay channel with in the final state a hadronically decaying tau lepton (t-tbar → τ + jets). This represents one of the most challenging experimental final state, due to the difficulty of reconstructing and identifying the hadronically decaying τ and due to the presence of more than one neutrino as the source of missing transverse energy (ETmiss ). The final state contains various additional jets, two of them originating from a b-quark. Jet reconstruction with precise jet energy scale estimation and efficient and well calibrated tagging of b-quark jets constitute other challenging experimental issues. The measurement is done using 2. 05 fb-1 of LHC data produced at the center-of-mass energy of √s = 7 TeV, collected by the ATLAS detector during 2011. The cross-section is extracted with a profile likelihood fit of the transverse mass of the leptonically decaying W, combining the information of the 1-prong tau, 3-prong tau and electron channels. The cross-section in the tau and electron channel can vary independently. Systematic uncertainties are implemented as nuisance parameters in the fit and are constrained by the data improving the precision of the measurement. The result of the t-tbar → τ + jets cross-section measurement is : σ t-tbar→ τ +jets = 205 ± 11 (stat) ± 39 (syst) pb. It is compatible with the result of another measurement of the t-tbar → τ + jets cross-section at √s =7 TeV done with a with a sample of 1. 7 fb-1 and based on a very different technique. Our measurement achieves a better precision with a relative error about 30% smaller. Both measurements are compatible with the theoretical calculation. We measured also the cross-section in the t-tbar → e + jets channel, which resulted in the value of σ t-tbar → e+jets = 178 ± 14 (stat+syst) pb , in good agreement with the ATLAS combined measurement in the electron and muon channels. The ratio of the t-tbar cross-section in the electron and the tau + jets channels is measured to be 0. 86 +0. 13 -0. 11 compatible with 1 as expected in the Standard Model. As future perspective, we discussed possible improvements of the method developed in this thesis that could be achieved with a higher statistics sample like the 25 fb-1 of 8 TeV data.
Resum:	La presente tesis constituye una aportación a la área de la física del quark top proporcionando la medida de la sección eficaz de producción de pares top-antitop (t-tbar) vía interacción fuerte en colisiones protón-protón en el LHC. El objetivo de la tesis es él de medir la sección eficaz de producción de t-tbar en el canal de desintegración semi-leptónico con en el estado final un leptón tau que a su vez se desintegra de manera hadrónica (t-tbar → τ + jets). Este representa uno de los estados finales más desafiantes desde el punto de vista experimental, debido a la dificultad de reconstruir y identificar el leptón τ en su modo de desintegración hadrónico y debido también a la presencia de más de un neutrino como fuente de la energía transversa faltante (ETmiss ). Además, el estado final consta de otros jets, dos de los cuales producidos por quarks de tipo b. La reconstrucción de los jets con una estimación precisa de su escala de energía y la puesta a punto de un método para etiquetar los jets de tipo b (b-tagging) que sea eficiente y bien calibrado, constituyen otro desafío experimental. La medida está hecha con 2. 05 fb-1 de datos del LHC producidos a la energía de centro de masa de √s = 7 TeV y coleccionados por el detector ATLAS durante el 2011. La sección eficaz está extraída con un profile likelihood fit de la masa transversa del bosón W que se desintegra leptónicamente, combinando la información de los canales de tau 1-prong y 3-prong y de electrón. La sección eficaz de los canales de tau se deja variar de manera independiente con respecto a la sección eficaz del canal de electrón. Los errores sistemáticos están implementados como nuisance parameters en el fit y están constreñidos por los datos: de tal manera se obtiene una mejora en la precisión de la medida. El resultado de la medida de la sección eficaz del proceso t-tbar → τ + jet es: σ t-tbar→ τ +jets = 205 ± 11 (stat) ± 39 (syst) pb. Este resultado es compatible con él de otra medida de sección eficaz del mismo estado final a √s =7 TeV hecho con una muestra de 1. 7 fb-1 y basado en un procedimiento muy distinto. Nuestra medida alcanza una mejor precisión con un error relativo un 30% aproximadamente más bajo. Por otra parte, ambas medidas son compatibles con el valor calculado teóricamente. Hemos medido también la sección eficaz del canal t-tbar → e + jets, la cual resulta: σ t-tbar → e+jets = 178 ± 14 (stat+syst) pb , en buen acuerdo con la medida combinada de ATLAS en los canales de electrón y muón. El ratio de la sección eficaz de t-tbar en el canal de electrón y de tau resulta ser 0. 86 +0. 13 -0. 11 , lo cual es compatible con 1, como se espera en el Modelo Estándard. Con respecto a las perspectivas para el futuro, se ha discutido una posible mejora del método desarrollado en esta tesis que se podría conseguir con una muestra con estadística más elevada, por ejemplo la muestra de 25 fb-1 de datos producidos a la energía de centro de masa de 8 TeV.
Nota:	Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física, 2013
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Llengua:	Anglès
Document:	Tesi doctoral
Matèria:	Seccions eficaces (Física nuclear) ; Quarks ; Col·lisionadors grans d'hadrons
ISBN:	9788449036989

Adreça alternativa: https://hdl.handle.net/10803/113561

193 p, 4.0 MB

Abstract 1 p, 86.9 KB

Resumen 1 p, 95.9 KB

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