Αναζήτηση Randall-Sundrum Βαρυτονίων από επιπλέον διαστάσεις με ημι-λεπτονικές τελικές καταστάσεις δυο μποζονίων, με την χρήση του γεννήτορα MadGraph.
Creators: name: Δάρτση, Ολυμπία Αθανασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Βαρυτόνιο
Δυο μποζόνια τελικές καταστάσεις
Γενήτορας
Graviton
Diboson final states
Generator

description: The principal aim of the LHC after the discovery of the last miss- ing particle in the Standard Model puzzel, the Higgs boson, in the Run I, is to search for new phenomena beyond the Standard Model. In the Run II where the total energy of the LHC has been increased, so many opportunities arise to search for phenomena beyond the SM. Some of these phenomena maybe associated with the production of di-boson final states. In this thesis, the channel that I focused in, is the production of an heavy Graviton which decays to two Z bosons, out of which one Z boson decays leptonically into two muons and the second decays into a q q ? pair . Because of the high mass of the graviton, the decay products of the Z bosons are heavily boosted. This may cause the q q ? pair to merge into one jet (”FatJet”). For the generation of the process I used the Monte Carlo generator MadGraph5. The MadGraph5 is a parton-level gen- erator, therefore the generated events should first pass through a parton shower Monte Carlo such as PYTHIA. The resulted particles are grouped into jets using an anti-kt jet-algorithm and the FastJet program. Then I calculate the invariant mass of the jets reconstructed by FastJet, and I select the events with a jet with mass close to the Z mass. The rest of the events are passed again trought FastJet to form two smaller jets, from which I select only the events with a pair of jets with an invariant mass close to the mass of the Z boson. Having selected the ”interesting” events, that is events with either one ”fatjet” or two jets consistent with the mass of the Z boson, I calculate the invariant mass of the system (two leptons plus the Fatjet or two leptons plus the two jets), which should be consistent with the mass of the generated Randall-Sundrum graviton. The aim of this thesis is to study the properties of the signal and define variables to maximize the signal selection over the background rejection. In this work I explain in detail how I succeed to essentially eliminate the background, by reducing its contribution in the signal region. This is achieved by profiting from the main differences between signal and background processes, which is manifested in the various kinematical variables used in this analysis. It is shown that with a simple cut-based analysis a Randall- Sundrum graviton of mass of 1TeV will be unambiguously detected with approximate 100 f b ?1 at 13TeV, which are expected by the end of Run II at LHC (end of 2018).
description: Ο κυρίαρχος στόχος του LHC μετά την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs στο Run I , είναι η αναζήτηση νέας φυσικής πέραν απο το καθιερωμένο πρότυπο . Στο Run II όπου η συνολική ενέργεια του LHC έχει αυξηθεί, προσφέρονται πολλές ευκαιρίες για αναζήτηση φαινομένων πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου. Tέτοια φαινομένα μπορει να αποτελουν ολα αυτα με τελικές καταστάσεις δύο μποζόνια. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, επικεντρώθηκα στην παραγωγή του πολυ βαρη βαρυτονιου, το οποιο διασπατε σε δυο Ζ μποζονια, απο τα οποια το ενα διαπαται λεπτονικα σε δυο μυονια και το δευτερο σε ζευγος κουαρκ-αντικουαρκ . Λογω της μεγαλης μαζας του βαρυτονιου, τα προιοντα της διασπασης των Ζ μποζονιων ειναι ενισχυμενα σε μεγαλο βαθμο (heavily boosted). Ως αποτελεσμα το ζευγος κουαρκ-αντικουαρκ μπορει να συγχωνευτει δημιουργοντας εναν πιδακα (“FatJet”). Τα γεγονοτα αυτα παραγονται χρησιμοποιωντας Monte Carlo γενητορα και συγκεκριμένα MadGraph5. Ο γενητορας MadGraph5 ειναι παρτονικου επιπεδου (parton level generator), στην συνεχεια τα παραγομενα γεγονοτα περνουν απο τον "καταιγισμό" παρτονίων (Parton Shower) με την χρήση του προγράμματος PYTHIA. Τα σωματιδια που προκυπτουν σχηματιζουν πιδακες χρησιμοποιωντας τον anti-kt αλγορίθμου και το πρόγραμμα FastJet. Υπολογισα την αναλλοιωτη μαζα του FatJet, και καταμετρησα μονο αυτα τα οποια ειχαν μαζα κοντα στην μαζα του Ζ μποζονιου, τα υπολοιπα ξαναπερνουν απο το προγραμμα της Fastjet για να δημιoυργησουν δυο μικροτερους πιδακες αυτην την φορα, απο τους οποιους επιλεγω να κρατησω μονο το ζευγος αυτων που εχουν μαζα κοντα στην μαζα του Ζ μποζονιου. Αφου ολοκληρωθηκε η επιλογη των καταλληλων πιδακων, υπολογισα την αναλλοιωτη μαζα των πιδακων μαζι με των μυονιων, των προιοντων του πρωτου Ζ μποζονιου. Η αναλλοιωτη μαζα που προκυπτει θα ειναι η μαζα του βαρυτονιου, ετσι ψάχνουμε τα γεγονότα αυτά που έχουν μάζα σε μια στενή περιοχή κοντά στην μάζα του graviton σύμφωνα με το μοντέλο Randall-Sundrum. Ο σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μεγιστοποίηση της παραγωγής των graviton απο το κανάλι του ενδιαφέροντος μας, μειώνοντας παράλληλα την παραγωγή απο τα κανάλια του υποβάθρου. Στην εργασία αυτή εξηγώ αναλυτικά με ποιους τρόπους κατάφερα να μειώσω το υπόβαθρο και ποια ήταν τα κριτήρια επιλογής των κατάλληλων μεταβλητών για την αύξηση του καναλιού του ενδιαφέροντος μας.