Study of signal to background discrimination and Cross section measurement on production of ZZ→llvv in proton-proton collisions at 13 TeV
Creators: name: Δελιγκάς, Θεοχάρης Αστέριου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Διάκριση σήματος προς υπόβαθρο
Παράγοντες κλίμακας
Μέτρηση ενεργού διατομής
Signal to background discrimination
Scaling factors
Cross section measurement

description: In this work, an attempt is made to estimate the signal and background contributions, as well as to compute the cross section σ(pp-&gt;ZZ-&gt;2l2v) during the production of two Z bosons in proton collisions at a center-of-mass energy of 13 TeV. In this process, the two Z bosons decay into two leptons (2l) and two neutrinos (2ν). The analyzed events were collected by the ATLAS experiment at CERN, utilizing the entire Run 2 dataset, corresponding to an integrated luminosity of 140.1 fb^-1. To estimate both the signal and major background processes, corresponding regions are defined based on kinematic characteristics and imposed restrictions that aim to enhance signal events as well as events of the respective and each time under study background events. The goal is to obtain reliable estimates of the number of observed events in each region through predictions from Monte Carlo samples.To achieve this, scaling factors are determined using two methods: a) the Per-Region method, and b) the Simultaneous Fit method. Specifically, through the second method, an effort is made to calculate both the statistical and systematic uncertainties associated with the scaling factors. Subsequently, two regions are defined to assess the behavior of the scaling factors determined for the Monte Carlo samples. Finally, the calculation of the cross section for the production of two Z bosons that decay into 2 neutrinos and 2 leptons in proton collisions at 13 TeV is performed.
description: Στην εργασία αυτή, γίνεται μία προσπάθεια εκτίμησης της συνεισφοράς σήματος και υποβάθρου, όπως και ο υπολογισμός της ενεργού διατομής σ(pp-&gt;ZZ-&gt;2l2v) κατά την παραγωγή δύο μποζονίων Ζ σε συγκρούσεις πρωτονίων σε ενέργεια στο κέντρο μάζας 13 TeV, όπου τα δύο μποζόνια Ζ διασπώνται σε 2 λεπτόνια (2l) και η νετρίνο (2ν). Τα γεγονότα που αναλύονται συλλέχθηκαν από το πείραμα ATLAS στο CERN, και χρησιμοποιούμε ολόκληρο το δείγμα του Run 2, που αντιστοιχεί σε ολοκληρωμένη φωτεινότητα 140.1 fb^-1. Για την εκτίμηση του σήματος αλλά και των βασικών διαδικασιών υποβάθρου, ορίζονται αντίστοιχες περιοχές σύμφωνα με κινηματικά χαρακτηριστικά και περιορισμούς που θέτονται, προκειμένου να έχουμε πληθώρα γεγονότων σήματος αλλά και του αντίστοιχου υπό μελέτη υποβάθρου κάθε φορά. Στόχος μας είναι η απόκτηση αξιόπιστων εκτιμήσεων όσον αφορά τον αριθμό των παρατηρούμενων γεγονότων σε κάθε περιοχή μέσω προβλέψεων από δείγματα Monte Carlo. Για τον λόγο αυτό, προσδιορίζονται παράγοντες κλίμακας μέσω δύο μεθόδων: α) Per-Region method, β) Simultaneous fit method. Συγκεκριμένα, μέσω της δεύτερης μεθόδου, γίνεται μια προσπάθεια για υπολογισμό τόσο των στατιστικών, όσο και των συστηματικών αβεβαιοτήτων που συνοδεύουν τους παράγοντες κλίμακας. Στη συνέχεια, ορίζονται δύο περιοχές προκειμένου να αξιολογηθεί η συμπεριφορά των παραγόντων κλίμακας που προσδιορίζουμε για τα δείγματα Monte Carlo. Tέλος, πραγματοποιείται ο υπολογισμός για την ενεργό διατομή παραγωγής δύο μποζονίων Ζ που διασπώνται σε 2 νετρίνο και δύο λεπτόνια σε συγκρούσεις πρωτονίων στα 13 TeV.