Markus Marienfeld, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2011 :

"Messung des Top-Quark-Paar-Wirkungsquerschnitts im Myon-Elektron-Zerfallskanal in Proton-Proton-Kollisionen bei √s = 7 TeV mit dem CMS-Experiment"


"Measurement of the Top Quark Pair Production Cross Section in the Muon-Electron Decay Channel in Proton-Proton Collisions at √s = 7 TeV with the CMS Experiment"



Schlagwörter: top; anti-top; total cross section; differential cross section;
PACS : 14.65.Ha
Volltext.

Summary

Kurzfassung

Der Beginn von Proton-Proton-Kollisionen am LHC hat eine neue Ära in der Hochenergiephysik eingeleitet. Es ermöglicht Entdeckungen an der Grenze der Hochenergiephysik, sowie Messungen von bereits bekannten Standardmodellprozessen mit bisher unerreichter Präzision. Top-Quark-Paare werden mit hoher Rate erzeugt und ermöglichen präzise Messungen der Eigenschaften des Top-Quarks mit hoher Statistik.

Es wird die Messung des Wirkungsquerschnitts von Top-Quark-Paaren in Proton-Proton-Kollisionen bei √s = 7 TeV präsentiert. Dabei wird der dileptonische Zerfallskanal in ein Myon-Elektron-Paar im Endzustand verwendet. In dieser Analyse wird ein Datensatz verwendet, welcher der vollständigen Datennahmeperiode in 2010 mit einer intergrierten Luminosität von 35.9 pb-1 entspricht. Kandidatenereignisse zerfallener Top-Quark-Paare werden in einer schnitt-basierten Analyse selektiert. Der gemessene Wirkungsquerschnitt für die Produktion von Top-Quark-Paaren beträgt σt t = (156 ± 25(stat.) ± 14(sys.)) pb, welcher auf 59 selektierten Signalereignissen im Endzustand mit einem Myon-Elektron-Paar basiert. Des Weiteren wird eine kinematische Ereignisrekonstruktion angewendet, welche komplementär zu der Anwendung von b-tagging Algorithmen behandelt wird, und die Top-Quark-artige Topologie der selektierten Ereignisse verifiziert.

Es werden erste Resultate der Messung differentieller Wirkungsquerschnitte basierend auf den Daten der vollständigen Datennahmeperiode in 2010 präsentiert. Zum ersten mal wird in der CMS-Kollaboration der Wirkungsquerschnitt der Produktion von Top-Quark-Paaren differentiell als Funktion der kinematischen Observablen der Objekte im Endzustand gemessen. Die Lösung der kinematischen Ereignisrekonstruktion wird verwendet, um den Wirkungsquerschnitt differentiell als Funktion der rekonstruierten Eigenschaften des Top-Antitop-Quark-Paares zu berechnen. Es werden ebenfalls erste Resultate der Messungen des differentiellen Wirkungsquerschnitts basierend auf den ersten Daten der Datennahmepriode in 2011 als Funktionen der kinematischen Observablen der Leptonen im Endzustand gezeigt.

Titel

Kurzfassung

Summary

The start of proton-proton collisions at the LHC inaugurates a new era in high-energy physics. It enables the possibility of discoveries at the high-energy frontier and also allows for studies of known Standard Model processes with unrivalled precision. Top quark pairs are produced at high rates and allow for precision measurements of the properties of the top quark with high statistics.

The measurement of the top quark pair production cross section in proton-proton collisions at √s = 7 TeV is presented using the dileptonic decay channel with a muon-electron pair in the final state. The data sample, which is used in this analysis, corresponds the complete 2010 data taking period with an integrated luminosity of 35.9 pb-1. Top quark pair candidate events are selected in a cut-based event selection. Based on 59 observed muon-electron events in the final state event sample, the top quark pair production cross section is measured to be σt t = (156 ± 25(stat.) ± 14(sys.)) pb. Furthermore, a kinematic event reconstruction is applied, which is complementary to the use of b-tagging techniques, and validates the top quark-like topology of the selected events.

First results from the measurement of differential cross sections based on the data from the complete 2010 data taking period are presented. For the first time in the CMS collaboration, the cross section of the production of top quark pairs is measured differentially as a function of the kinematic observables of the final state objects, such as the transverse momentum pT of the leptons and the invariant mass of the lepton pair. Based on the solution of the kinematic event reconstruction, the cross section is also calculated differentially as a function of the kinematic properties of the reconstructed top-antitop quark pair. First results from the measurement of differential cross sections as a function of the kinematics of the final state leptons are presented, using the data recorded in the first part of the 2011 data taking period.