Suche nach $t\bar{t}$-Resonanzen mit dem CMS-Detektor

Author: 
Daniel Gonzalez
Date: 
Dec 2013

Thesis Type:

Diese Masterarbeit stellt die Suche nach Resonanzen im semileptonischen $t\bar{t}$-Zerfallskanal mit einem Myon im Endzustand vor. Dafür wird der vollständige Datensatz des CMS-Experiments aufgezeichnet im Jahr 2012, bei Proton-Proton-Kollisionen mit einer Schwerpunktsenergie von $\sqrt{s} =8$ TeV verwendet. Der Datensatz entspricht einer integrierten Luminosität von 19,6 fb$^{−1}$.
Viele Theorien jenseits des Standardmodells sagen Zerfälle von schweren Teilchen in Paare von Top-Quarks vorher. Die vorhandene Analyse rekonstruiert aus den Zerfallsprodukten die invariante Masse der $t\bar{t}$-Ereignisse und wird in dieser Arbeit für hohe invariante Massen optimiert. Bei hohen invarianten Massen besitzen die Zerfallsprodukte der Top-Quarks einen großen Lorentz-Boost und befinden sich dadurch im Detektor nahe beieinander. Es werden neue Substruktur-Techniken untersucht, welche besonders gut geeignet sind, die Zerfallsprodukte in dieser geboosteten Topologie aufzulösen. Darüber hinaus wird die Ereignisselektion und Rekonstruktion an diese Topologie angepasst.
Für die Daten wird keine Abweichung von der Standardmodellvorhersage beobachtet und Ausschlussgrenzen auf das Verzweigungsverhältnis mal dem Wirkungsquerschnitt werden für Z′-Bosonen und Kaluza-Klein-Gluonen berechnet. Die Ausschlussgrenzen wurden im Vergleich zur bisherigen Analyse im Myon-Kanal deutlich verbessert.

In this thesis the search for resonances in the semileptonic $t\bar{t}$ decay channel with one muon in the final state is presented. The full dataset recorded by the CMS experiment of proton-proton collisions with a center of mass energy of $\sqrt{s} = 8$ TeV in 2012 is used. The dataset corresponds to an integrated luminosity of 19.6 fb$^{−1}$.
Numerous theories beyond the Standard Model predict heavy elementary particles which decay into top quark pairs. An existing search is optimised with special emphasis on the reconstruction of the invariant mass of the top quark pairs. In case of high invariant masses, the decay products of the top quark have a large Lorentz-Boost and can not be reconstructed as individuals objects. The search is optimized for this topology by using new jet substructure techniques. These methods are chosen because they yield a higher resolution for the decay products of boosted top quarks. Futhermore, the reconstruction and selection steps are adapted to the boosted topology.
No excess over the Standard Model expectation is observed and exclusion limits are calculated for the branching ratio times the production cross-section of Z′ bosons and Kaluza-Klein gluons. The exclusion limits are improved considerably with respect to the existing search in the muon channel.

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