"Messung des Produktionswirkungsquerschnittes von Top-Antitop-Paaren im dimyonischen Zerfallskanal bei sqrt(s) = 7 TeV mit dem CMS Experiment"

"Production Cross Section Measurement of Top–Antitop Pairs in the Dimuon Decay Channel at sqrt(s) = 7TeV with the CMS Experiment"

Kurzfassung

Im Frühjahr 2010 erzeugte der LHC die ersten Proton-Proton-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 7TeV, womit ein neuer Energiebereich für die Teilchenphysik erschlossen wird. Während der ersten Periode der Datennahme zeichnete der CMS-Detektor 35,9 pb^-1 an Analysedaten auf. Eines der ersten Ziele ist die Wiederentdeckung und präzise Vermessung des bereits bekannten Standardmodells. Vor allem das Top-Quark ist dabei von Interesse, da es das schwerste bisher beobachtete Teilchen ist. In dieser Arbeit wird eine Messung des Wirkungsquerschnitts für die Produktion von Top-Antitop-Paaren präsentiert, die auf 28 selektierten Ereigniskandidaten basiert. Für die Analyse wurde der dimyonische Zerfallskanal t t → b b μ⁺μ^- + Neutrinos als Signalkanal gewählt, da er durch die zwei isolierten Myonen eine klare Signatur bietet um Signalereignisse vom QCD-Untergrund zu unterscheiden.

In den ersten Daten erwartet man, dass der Beitrag von Myonen aus dem Zerfall schwerer Quarks und von fehlidentifizierten Myonen der am wenigsten verstandene ist. Der wichtigste Untergrund ist jedoch die Drell-Yan-Produktion eines Myonenpaares mit zusätzlichen Jets. Beide diese Untergründe werden daher aus Daten bestimmt. Für die Messung des Wirkungsquerschnitts werden verschiedene Ansätze probiert. Die Standardselektion von zwei Myonen, zwei Jets aus den hadronisierten b-Quarks und fehlender Transversalenergie wird durch einen kinematischen Rekonstruktionsalgorithmus für die Top-Masse verbessert. Dieses Vorgehen liefert ein konsistentes Ergebnis. Zusätzlich werden zwei verschiedene Algorithmen zur Identifikation von b-Jets betrachtet, um die Signifikanz des Signals zu verbessern. Dies führt ebenfalls zu kompatiblen Werten für den Wirkungsquerschnitt. Der Wert, der mit der Massenrekonstruktionsmethode ermittelt wird, wird als Endergebnis genommen. Er beträgt σ_tt = 150 ± 48 (stat.) ± 35 (syst.) ± 6 (lumi.) pb.

Titel

Kurzfassung

Summary

The LHC started to produce first proton–proton collisions at a centre of mass energy of 7TeV in spring 2010 opening up a new energy scale for particle physics. During the first data taking period, the CMS detector has recorded 35.9 pb^-1 of data. One of the first goals is the rediscovery and precision measurement of the already known standard model. Especially the top quark is interesting since it is the heaviest particle observed by now. In this work, an early measurement of the top–antitop cross section using the first CMS data is presented, which is based on 28 selected candidate events. The dimuon decay channel t t → b b μ⁺μ^- + Neutrinos has been chosen for this study since the two isolated muons give a clear signature to distinguish signal events from the QCD background.

The contribution of events with muons from heavy flavour decays and misidentified muons is expected to be the least understood background in first data. Most important background, however, is the Drell–Yan production of a muon pair accompanied by additional hard jets. For this reason, both backgrounds are estimated from data. Several approaches are studied for the measurement of the cross section. The default selection of two muons, two jets from the hadronised b quarks, and missing transverse energy is improved by applying a kinematic reconstruction algorithm for the top mass. Both attempts give consistent results. In addition, two b tagging algorithms are tested to improve the significance. They lead to compatible results for the cross section. The value obtained by the mass reconstruction method, which is taken as final result, is σ_tt = 150 ± 48 (stat.) ± 35 (syst.) ± 6 (lumi.) pb.