Medición de la sección eficaz de producción de single top en colisiones protón-antiprotón a 1.96 TeV

• Autores: Tanasijczuk, Andrés Jorge
• Año de publicación: 2010
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Piegaia, Ricardo; Otero y Garzón, Gustavo Javier
• Materia: TOP QUARK SIMPLE; REDES NEURONALES BAYESIANAS; CALIBRACION DE LA ENERGIA DE LOS JETS; TEVATRON; SINGLE TOP; BAYESIAN NEURAL NETWORKS; JET ENERGY SCALE; TEVATRON
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La presente tesis describe la búsqueda de quarks top producidos de manera simple (a diferencia de la producción en pares top-antitop) a través de un vértice de la interacción electrodébil en colisiones protón-antiprotón a una energía de centro de masa de raiz cuadrada de s=1:96 TeV. El análisis utiliza un total de 2.3 fb*-1 de datos colectados con el detector DØ en Fermilab, correspondientes a dos períodos diferentes de corrida del colisionador Tevatron. En el Tevatron son dos los canales que contribuyen a la producción simple de quarks top, el canal s y el canal t. En el canal s, la aniquilación de un quark y un antiquark produce un bosón W virtual, el cual luego decae en un quark top y un quark bottom. El quark top decae casi de manera exclusiva en un bosón W y un quark bottom. Aquí se consideran los estados finales en los que el bosón W decae leptónicamente en un electrón o un muón más un neutrino. Así, a nivel del detector, el estado final que caracteriza al canal s contiene un leptón, energía faltante que da cuenta del neutrino, y dos jets correspondientes a los dos quarks bottom. En el canal t, el estado final contiene un jet adicional proveniente de un quark liviano. Claramente, una reconstrucción precisa de los eventos requiere una medición precisa de la energía de los jets. Dado que la cantidad de eventos de fondo es enorme aún después de aplicar una selección de eventos, se utiliza una técnica de multivariables, redes neuronales bayesianas, para separar la señal del fondo. Para medir la sección eficaz de quarks top simples se computa una probabilidad bayesiana. Asumiendo que el exceso observado se debe a eventos de quarks top simples, la sección eficaz de producción de quarks top simples medida es sigma(p p -> tb + X, tqb + X) = 4:70*(+1,18) pb. (-0,93) El exceso observado se asocia con un valor-p de (3.2 +/- 2.3)x10*(-8), asumiendo la hipótesis de la presencia de únicamente eventos de fondo. Dicho valor-p corresponde a un exceso sobre el fondo de 5.4 desviaciones estándar para una densidad gaussiana. El valor-p computado usando la sección eficaz del modelo estándar de 3.46 pb para la señal es (22.7 +/- 0.6)x10*(-6), correspondiente a una significancia esperada de 4.08 desviaciones estándar.
This thesis describes a search for singly produced top quarks via an electroweak vertex in head-on proton-antiproton collisions at a center of mass energy of square root s = 1:96 TeV. The analysis uses a total of 2.3 fb*(-1) of data collected with the DØ detector at Fermilab, corresponding to two different run periods of the Tevatron collider. Two channels contribute to single top quark production at the Tevatron, the s-channel and the tchannel. In the s-channel, a virtual W boson is produced from the aniquilation of a quark and an antiquark and a top and a bottom quarks are produced from the W decay. The top quark decays almost exclusively into a W boson and a bottom quark. Final states are considered in which the W boson decays leptonically into an electron or a muon plus a neutrino. Thus, at the detector level, the final state characterizing the s-channel contains one lepton, missing energy accounting for the neutrino, and two jets from the two bottom quarks. In the t-channel, the final state has an additional jet coming from a light quark. Clearly, a precise reconstruction of the events requires a precise measurement of the energy of the jets. A multivariate technique, Bayesian neural networks, is used to extract the single top signal from the overwhelming background still left after event selection. A Bayesian likelihood probability is then computed to measure the single top cross section. Assuming the observed excess is due to single top events, the measured single top quark production cross section is sigma(p p -> tb + X, tqb + X) = 4:70*(+1,18) pb. (-0,93) The observed excess is associated with a p-value of (3.2 +/- 2.3)x10*(-8), assuming the background-only hypothesis. This p-value corresponds to an excess over background of 5.4 standard deviations for a Gaussian density. The p-value computed using the standard model signal cross section of 3.46 pb is (22.7 +/- 0.6)x10(-6), corresponding to an expected significance of 4.08 standard deviations.
Fil: Tanasijczuk, Andrés Jorge. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.