The upgraded ATLAS detector for the search of new physics with diboson final states
Authors: Σαμψωνίδου Δέσποινα 
Published: September 2021

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη παραγωγής γεγονότων W ± Z από συγκρούσεις πρωτονίων στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC), και την ταυτόχρονη σκέδαση δυο μποζονίων βαθμίδας W, Z από τα αρχικά κουάρκ των πρωτονίων στις συγκρούσεις του LHC (Vector Boson Scattering). Τα γεγονότα που αναλύθηκαν καταγράφτηκαν από το πείραμα ATLAS και αντιστοιχούν σε ολοκληρωμένη φωτεινότητα 36.1 fb−1 σε ενέργεια κέντρου μάζας 13 TeV. Επιλέγονται τα γεγονότα στα οποία τα W±Z διασπώνται σε ηλεκτρόνια και μιόνια. Ένα μέρος της διατριβής αφορά στη μελέτη της απόδοσης της ανακατασκευής των μιονίων στην εμπρόσθια περιοχή. Η μελέτη αυτή έγινε στα πλαίσια της απόκτησης του τίτλου του ”συγγραφέα” στο πείραμα ΑΤΛΑΣ, και αποτελεί σημαντική συνεισφορά στο Πείραμα, καθότι δίνει την δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν τα μιόνια της εμπρόσθιας περιοχής του ανιχνευτή και επομένως αυξάνει την διαθέσιμη στατιστική, ιδιαίτερα για αναλύσεις που αναζητούν σπάνια γεγονότα που περιλαμβάνουν και μιόνια. Τα γεγονότα W ± Z πρέπει να έχουν τρία καλώς απομονωμένα λεπτόνια και ελλείπουσα ενέργεια. Η κυρίαρχη πηγή υποβάθρου είναι τα γεγονότα που προέρχονται από διαδικασίες ZZ, Z + jets, ttbar. Οι συνεισφορές υποβάθρου από διαδικασίες ΖΖ υπολογίζονται χρησιμοποιώντας γεγονότα προσομοίωσης από Monte Carlo. Το υπόβαθρο όμως που προέρχεται από τη διαδικασία Z + jets καθώς επίσης και από την παραγωγή του ttbar quark εκτιμάται χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του AT LAS , επειδή οι προσομοιώσεις δεν περιγράφουν με ακρίβεια τις συγκεκριμένες διασπάσεις. Η ενεργός διατομή για για καθένα από τα τέσσερα λεπτονικά κανάλια που εξετάστηκαν μετρήθηκε σfid= 63.7 ± 1.0(stat.) ± 2.3(syst.) ± 1.4(lumi.)fb. Τα γεγονότα W Z από σκέδαση μποζονίων βαθμίδας επιλέγονται από την προηγούμενη κατηγορία WZ, αν περιέχουν δυο πiδακες σωματιδίων σε αντίθετα χωρικά ημισφαίρια και αναλοίωτη μάζα του ζεύγους μεγαλύτερη από 500GeV . Η κυρίαρχη πηγή υποβάθρου είναι τα γεγονότα που προέρχονται από διαδικασίες W Zjj − QCD, ttV και ZZjj. Οι συνεισφορά στο υπόβαθρο από τις παραπάνω διαδικασίες υπολογίζονται χρησιμοποιώντας γεγονότα προσομοίωσης από Monte Carlo και δεδομένα του ATLAS. Η ενεργός διατομή για ένα λεπτονικό κανάλι διάσπασης μετρήθηκε σEW (W ±Zjj → lνlljj) = 0.57 ±0.14 −0.13(stat.) ±0.05 (sys.)0.04 (th.)fb. Επιπλέον, πιθανά αποτελέσματα φυσικής πέρα απο το −0.04 −0.03 καθιερωμένο πρότυπο αναζητήθηκαν στα κανάλια λεπτονικών διασπάσεων WZ και WZVBS μέσω των τελεστών Ενεργών Θεωριών Πεδίου, με διαστάσεις 6 και 8. Η ευαισθησία όλων των πιθανών τελεστών μελετήθηκε με χρήση προσομοιώσεων MonteCarlo. Η μελέτη της απόδοσης της ανακατασκευής των μιονίων στην εμπρόσθια περιοχή παρουσιάστηκε στα συνέδρια ICNFP 2016 και XIIth quark confinement and the Hadron spectrum. Η μέτρηση του λεπτονικού καναλιού WZ VBS εκδόθηκε στο Physics Letters B,Volume 793 και παρουσιάστηκε στο συνέδριο Lepton-Photon 2019. Οι μελέτες σχετικά με τις Ενεργές Θεωρίες Πεδίου παρουσιάστηκαν στα συνέδρια Multi-Boson Interactions 2019 και HEP 2019.