Αναζήτηση Νέας Φυσικής μέσω της ταυτόχρονης παραγωγής δύο μποζονίων WZ, με τον ανιχνευτή ATLAS
Creators: name: Ζιάκας, Παναγιώτης Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Μποζόνια W και Ζ
Καθιερωμένο Πρότυπο
Νέα Φυσική
W and Z bosons
Standard Model
New Physics

description: Το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής είναι η πιο επιτυχημένη φυσική θεωρία η οποία υπάρχει μέχρι σήμερα, όσον αφορά την επεξήγηση της πλειονότητας των πειραματικών δεδομένων που λαμβάνουμε από τους ανιχνευτές μας. Ωστόσο, υπάρχουν φυσικά φαινόμενα τα οποία το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν μπορεί να εξηγήσει, δίνοντας έναυσμα σε νέες φυσικές θεωρίες πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου, με σκοπό την αναζήτηση Νέας Φυσικής. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αναζήτηση Νέας Φυσικής μέσω της θεωρίας Heavy Vector Triplet Model, η οποία προβλέπει ένα φορτισμένο, spin-1 W^' μποζόνιο. Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα διπλωματική εργασίας στοχεύει στην μελέτη συντονισμών που προέρχονται από την παραγωγή WZ μποζονίων, τα οποία διασπώνται λεπτονικά (ηλεκτρόνια και μιόνια). Αρχικά, γίνεται μια σύντομη περιγραφή του Καθιερωμένου Προτύπου, παρουσιάζεται ο φορμαλισμός του Μηχανισμού Higgs καθώς και το θεωρητικό πλαίσιο της θεωρίας Heavy Vector Triplet Model. Στην συνέχεια, περιγράφονται τα κύρια χαρακτηριστικά του Large Hadron Collider και του ανιχνευτή ATLAS, όπως επίσης και τα data και Monte Carlo δείγματα τα οποία χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την ανάλυση. Επίσης, παρουσιάζονται η μεθοδολογία υπολογισμού βασικών κινηματικών μεταβλητών, τα κριτήρια επιλογής για την διαμόρφωσης του WZ Inclusive Phase Space, καθώς και ο ορισμός της Drell-Yan Signal Region. Στην συνέχεια, παρουσιάζονται οι κύριες διαδικασίες υποβάθρου που σχετίζονται με την παραγωγή των W και Ζ μποζονίων, τα κριτήρια επιλογής για τις Control Regions και η εκτίμηση των παραγόντων κανονικοποίησης για κάθε μια από αυτές. Ακόμα, παρουσιάζονται οι post-fit κατανομές μαζί με μια πιθανή κατανομή της διεργασίας σήματος στην Drell-Yan Signal Region, καθώς και η στατιστική διαδικασία υπολογισμού 95% CL άνω ορίων. Τέλος, παρουσιάζονται τα διαγράμματα 95% CL άνω ορίων, καθώς και διαγράμματα σύγκρισης ανάμεσα σε παρατηρούμενα και αναμενόμενα άνω όρια.
description: Standard Model has been proven to be the most successful theory in interpreting the majority of the experimental data obtained from our detectors. However, unsolved problems do exist, giving rise to new theories that might lead us to the discoveries of New Physics. Aim of this thesis is to search for New Physics via the Heavy Vector Triplets Model, which predicts a charged, spin-1 W^' boson. More specifically, this thesis focuses on the study of resonant WZ diboson production, decaying into leptonic final states (electrons or muons). First of all, a brief overview of the SM particles, the formalism of the Higgs Mechanism, as well as the beyond SM theory of the HVT are presented. Next, the main characteristics of the Large Hadron Collider and the ATLAS detector are described, followed by a brief discussion of the data and MC samples used in this analysis. Moreover, the determination of some basic kinematic variables, the event selection criteria for the WZ Inclusive phase space, as well as the definition of the Drell-Yan SR are presented. The main backgrounds associated with the diboson WZ production, the selection criteria for the dedicated CRs and the estimation of the normalization factors for each one, are also presented. Additionally, the post-fit background distributions along with a signal candidate in the Drell-Yan SR are presented and statistical process of extracting 95% upper limits is discussed. Finally, the extracted 95% CL upper limits plots are presented, as well as comparison plots for the observed and expected limits.