"Messung differenzieller Wirkunsquerschnitte von Top-Quark-Paaren in Proton-Proton-Kollisionen bei √s = 8 TeV mit dem CMS Experiment."

"Measurement of Top-Quark-Pair Differential Cross Sections in Proton-Proton Collisions at √s = 8 TeV with the CMS Experiment."

Kurzfassung

Normierte differentielle Wirkungsquerschnitte von Top-Quark-Paarproduktion werden in Proton-Proton-Kollisionen des Large Hadron Colliders aus dem Jahre 2012 bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 8 TeV gemessen, welche mit dem CMS-Experiment aufgezeichnet wurden und einer Gesamtluminosität von $L\,=\, 19.7\, \textrm{fb}^{-1}$ entsprechen. Analysiert werden die di-leptonischen $(\textrm{e}^{+}\textrm{e}^{-}$, $\textrm{e}^{\pm}\mu^{\mp}$ und $\mu^{+}\mu^{-}$) Zerfallskanäle des Top-Quark-Paares $(\textrm{t}\bar{\textrm{t}})$, basierend auf einer der Topologie des Endzustandes entsprechenden Ereignisselektion, unter Verwendung einer kinematischen Rekonstruktion der beiden Top-Quark-Vierervektoren. Die Messungen erfolgen als Funktion kinematischer Observablen des Top-Quarks, des $\textrm{t}\bar{\textrm{t}}$-Systems und der Zerfallsprodukte $($ Leptonen, Lepton-Paare, b-Jets und b-Jet-Paare$)$. Die Verteilungen der gemessenen Größen werden bezüglich Detektoreffekten mit Hilfe einer regularisierten Entfaltungsmethode korrigiert. Durch Normierung der Resultate auf den totalen Produktionswirkungsquerschnitt - gemessen im selben kinematischen Bereich - kürzen sich zwischen Einzelintervallen korrelierte Unsicherheiten, wodurch eine typische Unsicherheit von 3-5 % erreicht wird. Die Resultate werden mit Vorhersagen des Standardmodells $($ SM $)$ diverser Monte-Carlo-Simulationen, und perturbativen QCD-Rechnungen in approximierter dritter Ordnung verglichen. Im Allgemeinen stimmen die Ergebnisse mit den SM-Erwartungen überein, ferner ermöglicht die erreichte Präzision die Unterscheidung zwischen verschiedenen Theoriemodellen.

Titel

Kurzfassung

Summary

The normalised differential cross sections for the production of top-quark pairs are measured using proton-proton collisions at centre-of-mass energy √s = 8 TeV. Events are delivered at the Large Hadron Collider and recorded with the Compact Muon Solenoid experiment in 2012, corresponding to a total integrated luminosity of $L\,=\, 19.7\, \textrm{fb}^{-1}$. The analysis is performed in the dilepton $(\textrm{e}^{+}\textrm{e}^{-}$, $\textrm{e}^{\pm}\mu^{\mp}$ and $\mu^{+}\mu^{-})$ top-quark pair $(\textrm{t}\bar{\textrm{t}})$ decay channels. Events are selected based on topological requirements of the final state particles and a kinematic reconstruction is performed to determine the individual top-quark 4-momenta. The differential cross sections are measured as a function of kinematic variables of the top quark, the $\textrm{t}\bar{\textrm{t}}$ system and their decay products $($ Leptonen, Lepton-Paare, b-Jets and b-Jet-Paare$)$. The reconstructed distributions are corrected for detector effects by use of a regularised unfolding technique. The results are normalised to the total production cross section measured in the same kinematic range. Therefore, systematic uncertainties correlated among the bins cancel and a typical precision of 3-5 % is achieved. The results are compared to Standard Model $($ SM $)$ predictions from various Monte Carlo event generators and several QCD perturbation theory calculations up to approximate next-to-next-to-leading order accuracy. In general, the results agree with the SM expectations and the achieved precision is able to discriminate between certain theory models.