Study of the acceptance for ZZ to four lepton events produced in pp collisions at sqrt(s) = 13 TeV in the ATLAS detector at CERN
Creators: name: Σκορδά, Ελένη Ηλία
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2017
Subjects: ενεργός διατομή αλληλεπίδρασης και παράγοντας αποδοχής
ηλεκτρασθενής αλληλεπίδραση
παραγωγή δύο μποζονίων
interaction cross section and acceptance factor
electroweak interaction
di-boson production

description: Η ενεργός διατομή της παραγωγής δύο μποζονίων Ζ σε συγκρούσεις πρωτονίων μετριέται στο κανάλι διάσπασης σε τέσσερα λεπτόνια, στο οποίο κάθε Ζ διασπάται σε ένα ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου ή σε ζεύγος μιονίου - αντιμιονίου με αναλλοίωτη μάζα στο εύρος (66 GeV, 116 GeV). Η ενεργός διατομή μετριέται σε μια fiducial περιοχή, που αντιστοιχεί στην πειραματική αποδοχή του ανιχνευτή και είναι απαραίτητο να επεκταθεί σε μια τιμή για όλο το χώρο των φάσεων (ολική ενεργός διατομή).Αυτή η εργασία στοχεύει στον υπολογισμό του παράγοντα αποδοχής Αzz που χρησιμοποιείται για την επέκταση της fiducial στην ολική ενεργό διατομή και στην εκτίμηση των συστηματικών του σφαλμάτων. Η τιμή του παράγοντα υπολογίζεται, χρησιμοποιώντας γεγονότα προσομοίωσης από το Monte Carlo πρόγραμμα MCFM και μόνο για την περίπτωση που το ένα Ζ μποζόνιο διασπάται σε ζεύγος ηλεκτρονίου- ποζιτρονίου και το άλλο σε ζεύγος μιονίου – αντιμιονίου.Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής χρησιμοποιούνται στην επέκταση της ολικής ενεργού διατομής της παραγωγής δύο μποζονίων Ζ που μετριέται σε συγκρούσεις πρωτονίων, με ενέργεια σύγκρουσης στο κέντρο μάζας 13 ΤeV, χρησιμοποιώντας 36.5 fb −1 δεδομένων που καταγράφηκαν από το πείραμα ATLAS κατά τη διάρκεια του 2015 και του 2016
description: The cross-section of ZZ production in proton – proton collisions is measured in the four lepton channel where each Z is decaying to an electron or a muon pair of mass in the range 66-116 GeV. The cross-section is measured in a fiducial region that corresponds to the acceptance of the detector and it has to be extrapolated to the total phase space. This dissertation aims to calculate the acceptance factor Azz that is used to extrapolate the fiducial to the total phase space, and to estimate its systematic uncertainties. The result of this study is used in the extrapolation of the ZZ production cross-section measured in pp collisions at a center of mass energy of $13 TeV$ using $36.5 fb^{−1}$ of data recorded by the ATLAS experiment during 2015 and 2016. The nominal value of the acceptance factor is calculated, using simulated events from the MCFM Monte Carlo generator, for the case where the two Z bosons decay only to an electron and a muon pair; for the same flavor channels, a correction for miss-pairing and interference effects is derived using the POWHEG and SHERPA generators. A source of uncertainty in the acceptance, is the choice of the parton distribution functions (PDFs) used to produce the events. Using a given PDF family set, this uncertainty is estimated from the variations of the independent parameters that describe the family. The choice of renormalization and factorization scales in the generator also affects the result and it is also estimated. Since the gluon initiated processes are calculated in leading order (LO) the cross-section for these events has to be scaled using the ratio of next-to-leading order(NLO) to LO cross-sections. The total uncertainty is calculated considering all the contributions independent and using the square root of their quadrature sum. The value used for the branching ratio is also reported in this study. The results were tested by recalculating the extrapolation factor and branching ratio using various generators and found to be consistent within the statistical uncertainty