Measurement of the cross section for the process e + e - -&gt; W + W - -&gt; qqqq and determination of the W mass with the L3 detector
Creators: name: Lee, Ho Jong
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I
Year: 2001
Subjects: subject: W-Boson
subject: Wirkungsquerschnitt
subject: Verzweigungsverhaeltnis
subject: Masse
subject: W boson
subject: cross section
subject: branching ratio
subject: mass
subject: 530 Physik
subject: 29 Physik, Astronomie
subject: UO 6420

description: Diese Arbeit beschreibt die Messung der Wirkungsquerschnitte fuer die Reaktion e+e- -&gt; W+W- -&gt; qqqq und die Bestimmung der W-Masse mit dem L3-Detektor am LEP. In einem Datensample gesammelt bei den Schwerpunktsenergien zwischen 183 GeV und 189 GeV, das einer Gesamtluminositaet von 232 1/pb entspricht, sind 1957 Vier-Fermion-Ereignisse mit hadronischen Jetpaaren selektiert worden. Auf diese Ereignisse basierend wurden die Wirkungsquerschnitte fuer die Reaktion e+e- -&gt; W+W- -&gt; qqqq gemessen, jeweils 7.94 +/- 0.45 (stat) +/- 0.21 (syst) pb und 7.53 +/- 0.25 (stat) +/- 0.17 (syst) pb entsprechend 183 GeV und 189 GeV. Unter der Benutzung der selektierten Ereignisse der anderen Endzustaende der Reaktion e+e- -&gt; W+W- und der Kombination aller Endzustaende wurden die Gesamtwirkungsquerschnitte und hadronische Verzweigungsverhaeltnisse (Br) des W-Zerfalls gemessen: WW-Wirkungsquerschnitt (183 GeV) = 16.10 +/- 0.66 (stat) +/- 0.26 (syst) pb, WW-Wirkungsquerschnitt (189 GeV) = 16.36 +/- 0.37 (stat) +/- 0.22 (syst) pb, Br(W -&gt; qq) = 68.36 +/- 0.69 (stat) +/- 0.33 (syst) %, wobei die Lepton-Universalitaet angenommen ist. Die Ergebnisse sind konsistent mit der Standardmodelerwartung. Das gemessene hadronisches Verzweigungsverhaeltnis erlaubt eine Bestimmung des CKM-Matrixelement |V_cs| = 1.035 +/- 0.032 (stat) +/- 0.016 (syst). Die Masse des W-Bosons ist bei der direkten Rekonstruktion des W-Zerfalls in W+W- -&gt; qqqq und W+W- -&gt; qqln Ereignisse bestimmt worden. Das kombinierte Ergebnis von allen Endzustaenden ist M_W = 80.325 +/- 0.081 (stat) +/- 0.060 (syst) GeV. Eine Teilung der Daten in positiv und negativ geladene W-Bosonen ergibt M_W+ - M_W- = +0.28 +/- 0.42 GeV, wobei nur qqen-, qqmn- und qqqq-Ereignisse benutzt wurden. Dieses Ergebnis ist konsistent mit der CPT-Erhaltung. In 1999, W-Paarereignisse wurden zwischen 192 GeV- und 202 GeV- Schwerpunktsenergien produziert. Diese Daten entsprechen eine integrierte Luminositaet von 234 1/pb. Die hadronische Wirkungsquerschnitte wurden gemessen, und die vorlaeufigen Ergebnisse sind berichtet. Alle Endzustaende der W-Paar-Produktion und alle selektierten Ereignisse zwischen den Schwerpunktsenergien von 183 GeV and 202 GeV wurden kombiniert, und die Masse des W-Bosons ist gemessen. Das vorlaeufigen Ergebnis ist M_W = 80.312 +/- 0.060 (stat) +/- 0.058 (syst) GeV.
description: This thesis describes a measurement of the cross section for the process e+e- -&gt; W+W- -&gt; qqqq and the determination of the W mass with the L3 detector at LEP. In a data sample corresponding to a total luminosity of 232 1/pb collected at center-of-mass energy between 183 GeV and 189 GeV, 1957 four-fermion events with pairs of hadronic jets are selected. Based on these events, the cross sections for the doubly resonant process e+e- -&gt; W+W- -&gt; qqqq have been measured to be 7.94 +/- 0.45 (stat) +/- 0.21 (syst) pb and 7.53 +/- 0.25 (stat) +/- 0.17 (syst) pb at 183 GeV and 189 GeV respectively. Using the selected events of the other final states of the process e+e- -&gt; W+W- and combining all the final states, the total cross sections and the hadronic branching fraction of the W decays are measured: WW cross section (183 GeV) = 16.10 +/- 0.66 (stat) +/- 0.26 (syst) pb, WW cross section (189 GeV) = 16.36 +/- 0.37 (stat) +/- 0.22 (syst) pb, Br(W -&gt; qq) = 68.36 +/- 0.69 (stat) +/- 0.33 (syst) %, where the lepton universality is assumed. These results are consistent with Standard Model expectations. The measured hadronic branching fraction allows a determination of the CKM matrix element |V_cs| = 1.035 +/- 0.032 (stat) +/- 0.016 (syst). The mass of the W boson is determined by the direct reconstruction of the W decays in W+W- -&gt; qqqq and W+W- -&gt; qqln events. The combined result from all final states is M_W = 80.325 +/- 0.081 (stat) +/- 0.060 (syst) GeV. A division of the data into positively and negatively charged W bosons yields M_W+ - M_W- = +0.28 +/- 0.42 GeV, where only qqen, qqmn and qqqq events have been used. This result is consistent with CPT invariance. In 1999, W-pair events were produced between 192 GeV and 202 GeV center-of-mass energy. These data correspond to an integrated luminosity of 234 1/pb. The hadronic cross sections are measured, and the preliminary results are reported. Combining all final states in W-pair production and all the selected events between 183 GeV and 202 GeV center-of-mass energy, the mass of the W boson is measured. The preliminary result obtained is M_W = 80.312 +/- 0.060 (stat) +/- 0.058 (syst) GeV.