Measurement of the Production Cross-Section of Single Top Quarks in Association with W Bosons at ATLAS
Creators: name: Giorgi, Francesco Michelangelo
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2017
Subjects: subject: Einzeler Top
subject: Wt Produktion
subject: ATLAS
subject: LHC
subject: Single Top
subject: Wt production
subject: 530 Physik
subject: UN 7000
subject: UO 5710
subject: UO 5200

description: Das Ziel der vorgelegten Arbeit ist die Messung des Wirkungsquerschnittes der elektroschwach vermittelten Produktion einzelner Top Quarks in Assoziation mit einem W-Boson. Dieser Prozess wird auch abkürzend als Wt-Kanal bezeichnet. Die Vermessung dieses Produktionskanals stellt einen Test der Standardmodell-Vorhersage dar und bietet gleichzeitig die Möglichkeit durch einen Vergleich mit anderen Produktionskanälen für einzelne Top Quarks (t- und s-Kanal) Rückschlüsse auf neue Physik jenseits des Standardmodells zu ziehen. Nach einer allgemeinen Einführung zur Physik des Top Quarks folgt eine Beschreibung der für die Detektion und Rekonstruktion physikalischer Objekte wichtigen Systeme des ATLAS-Detektors.Anschlie{\ss}end wird die Analyse der Proton-Proton-Kollisions Daten die im Jahr 2011 vom ATLAS Detektor am Large Hadron Collider (LHC) augzeichnet wurden präsentiert.Diese Daten wurden bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV aufgezeichnet und haben einen Umfang von 4.7 inverse femtobarn.Da die Produktionsrate des Wt-Kanals am LHC sehr klein im Vergleich zu seinem Hauptuntergrund ist, wurde ein Chi-Quadrat-basierter kinematischer Fit entwickelt um die Identifikation der Signalereignisse zu begünstigen. Hierbei werden W-Boson und Top-Quark aus den Endzustandsteilchen rekonstruiert und durch Bedingungen hinsichtlich der W-Boson und Top Quark Masse evaluiert. Der errechnete Chi-Quadrat-Wert gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der das einzelne Ereignis mit der Signal-Hypothese übereinstimmt und kann als Schnittvariable verwendet werden um eine striktere Ereignisselektion zu erhalten. Die Messung ist von systematischen Unsicherheiten dominiert, die fast 100 % des gemessenen Wirkungsquerschnitts betragen.
description: The work reported in this thesis is aimed at measuring the cross section of electroweak single top quark production in association with a W boson, a process also referred to as Wt-channel. The interest in this production mechanism relies in the confirmation of the Standard Model predictions together with the possibility of identifying new physics phenomena when comparing its cross section with the one of the other single top production modes (the t- and s-channel.) After providing a general introduction on the physics of the top quark and a description of the experimental setup employed for the detection and the reconstruction of the physics objects, the analysis of 4.7 femtobarn of proton-proton collision data at a centre-of-mass energy of 7 TeV, recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider in the year 2011, is presentedSince the Wt channel production rate at the LHC is considerably smaller than its main background, a chi-squared based kinematic fit has been developed to help the identification of the signal events allowing the use of simultaneous mass constraints from the W boson and the top quark populating the final states. The chi-squared value in each event is then used as a parameter to rank the event in terms of its probability to match or not the signal hypothesis and a cut on its value is used to implement a first tight event selection. The final selection step consists of requiring that the system composed by the top quark and the W boson reconstructed by the fit is balanced in the transverse plane. The measurement is found to be dominated by the systematic uncertainties which affect it by an amount close to 100% of the cross section value.