W bozon ve üst kuarka bozunan vektör benzeri kuarkların tek üretimlerinin atlas dedektöründe araştırılması
Searching for single production of vectorlike quarks decaying into W boson and top quark in atlas detector
Yazar: ALİ CAN CANBAY
Danışman: PROF. DR. ORHAN ÇAKIR
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Temel bilimler = Basic sciences ; Yüksek enerji fiziği = High energy physics

Özet:
Bu tezde √s=13 TeV enerjili Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda 36.1 fb-1 ve yeniden ağırlıklandırma ile elde edilen 139 fb-1 toplam ışınlıkta tek lepton son durumlu Wt kanalına bozunan Vektör Benzeri (VL) B kuark ile √s=14 TeV kütle merkezi enerjili Yüksek Işınlıklı LHC'de (HL-LHC) 3 ab-1 toplam ışınlıkta tamamen hadronik son durumlu Wt kanalına bozunan VL X ve B kuarklar araştırılmıştır. Vektör Benzeri Kuarklar (VLQ), çeşitli Standart Model (SM) genişletmelerinde öngörülen varsayımsal spin ½ parçacıklardır. Bu parçacıkların sol- ve sağ-elli bileşenleri aynı kuantum sayısına sahiptir ve hem güçlü hem de elektro-zayıf etkileşme altında aynı şekilde dönüşürler. VL X ve B kuarklara ait bağlaşım parametrelerinin belirlenmesinde bu tez kapsamında geliştirilen VLQcalc Python modülü kullanılmıştır. LHC'de yapılan çalışma, LHC üzerinde yer alan ATLAS dedektöründen alınan gerçek veriler ile HL-LHC'de yapılan çalışma ise yalnızca Monte Carlo (MC) olayları üzerinden gerçekleştirilmiştir. Analiz çalışmalarının sonucunda VL B ve X kuark kütleleri için bağlaşım sabitleri (κ) ve dar genişlikli yaklaşımda (NWA) kullanılan bozunma genişliğinin kütleye oranları (Γ/m) üzerinden sınırlamalar elde edilmiştir. Elde edilen bu sınırlamalar ilgili kanal için güncel VLQ sınırlamalarının ötesinde yer almaktadır ve gelecekteki VLQ çalışmalarına ışık tutacaktır.

Abstract:
In this thesis, the Vectorlike (VL) B quark decaying into the Wt channel with a single lepton final state at 36.1 fb-1 integrated luminosity and 139 fb-1 integrated luminosity obtained by reweighting at the Large Hadron Collider with √s=13 TeV, and the VL X and B quarks decaying into the Wt channel with full hadronic final states at 3 ab-1 integrated luminosity at the High-Luminosity LHC (HL-LHC) with √s=14 TeV center-of-mass energy have been investigated. Vector-Like Quarks (VLQ) are hypothetical spin ½ particles envisioned in various Standard Model (SM) extensions. The left- and right-handed components of these particles have the same quantum number and transform in the same way under both strong and electro-weak interactions. The VLQcalc Python module developed in this thesis was used to determine the coupling parameters of VL X and B quarks. The study at the LHC was based on real data from the ATLAS detector at the LHC and the internal study at the HL-LHC was based only on Monte Carlo (MC) events. As a result of the analyses, limits for the VL B and X quark masses were determined based on the coupling constants (κ) and the decay width-to-mass ratios (Γ/m) used in the narrow-width approximation (NWA). These resulting limits are beyond the current VLQ limits for this channel and it will shed light on future VLQ studies.