Universitat Autònoma de Barcelona
Juste Rozas, Aurelio
Mompart Penina, Jordi
2021-03-23
360 p.
Aquesta tesi presenta dues recerques de parelles pesades de tipus vectorial dels quarks top del Model Estàndard en dades de col·lisions protó-protó, amb una energia de centre de massa de 13 TeV, recollits pel detector ATLAS al Large Hadron Collider de CERN. La primera recerca es centra en la producció de parells de quarks de tipus vectorial (T), utilitzant el conjunt de dades de 2015-2016, corresponent a 36.1 fb-1 de lluminositat integrada. La recerca es centra principalment en les desintegracions de T a Ht i de T a Zt, analitzant esdeveniments en l'estat final leptó + jets, caracteritzat per un únic electró o muó aïllat, un gran moment transversal mancant i múltiples jets, així com en el estat final jets + ETmiss, que conté zero leptons, una gran multiplicitat de jets i un gran moment transversal mancant. Hi explota l'alta multiplicitat de b-jets i de quarks top amb decaïment hadrònic i bosons de Higgs, que són característics dels esdeveniments de senyal. La segona recerca se centra en la producció d'un sol quark T, utilitzant el conjunt de dades del Run 2 presos durant 2015-2018, corresponents a 139 fb-1 de lluminositat integrada. Hi analitza esdeveniments en estats finals amb un sol leptó amb múltiples jets i b-jets, també apuntant a decaïments de T a Ht i T a Zt, i utilitzant algoritmes d'etiquetatge per identificar objectes massius amb decaïment hadrónic i leptònic. La presència d'un jet a baix angle, característic de la senyal seleccionada, juntament amb la multiplicitat de jets, b-jets, i objectes massius hadrónics s'utilitza per categoritzar els esdeveniments analitzats. No s'observa cap excés significatiu per sobre de l'expectativa de l'Model Estàndard en cap dels dos anàlisis, i els resultats s'utilitzen per establir límits superiors del 95% de CL en la producció de quarks T. La primera recerca exclou masses de quarks T que van des de 0.99 TeV per a qualsevol configuració de paràmetres de decaïment, fins 1.43 TeV per decaïments de Ht. La segona recerca estableix límits en la manera de producció d’un sol quark T, dependent dell model, excloent un rang de masses en diferents escenaris de referència, entre 1.27 TeV per paràmetres de model desfavorables, fins a la massa més alta considerada de 2.1 TeV en el cas de valors d'acoblament més forts. A més, es presenten estudis sobre l'efecte de la irradiació acumulada durant la presa de dades en el calorímetre hadrònic Tile del detector ATLAS. Aquests estudis utilitzen esdeveniments amb requeriments cinemàtics mínims en combinació amb mesures d'altres sistemes de calibratge per monitoritzar i diagnosticar el comportament de diferents components de la cadena de lectura de l'calorímetre, així com per analitzar l'evolució a llarg termini de l'rendiment de les rajoles de centelleig per extrapolar el seu rendiment durant els propers períodes de presa de dades.
Esta tesis presenta dos búsquedas de parejas pesadas de tipo vectorial de los quarks top del Modelo Estándar en datos de colisiones protón-protón, con una energía de centro de masa de 13 TeV, acumulados por el detector ATLAS en el Large Hadron Collider del CERN. La primera búsqueda se centra en la producción de pares de quarks de tipo vectorial (T), utilizando el conjunto de datos de 2015-2016, correspondiente a 36.1 fb-1 de luminosidad integrada. La búsqueda se centra principalmente en las desintegraciones de T a Ht y de T a Zt, analizando eventos en el estado final leptón+jets, caracterizado por un único electrón o muón aislado, un gran momento transversal faltante y múltiples jets, así como en el estado final jets+ETmiss, que contiene cero leptones, una gran multiplicidad de jets y un gran momento transversal faltante. La búsqueda explota la alta multiplicidad de b-jets y de quarks top con decaimiento hadrónico y bosones de Higgs, que son característicos de los eventos de señal. La segunda búsqueda se centra en la producción de un sólo quark T, utilizando el conjunto de datos del Run 2 tomados durante 2015-2018, correspondientes a 139 fb-1 de luminosidad integrada. La búsqueda analiza eventos en estados finales con un solo leptón con múltiples jets y b-jets, también apuntando a decaimientos de T a Ht y T a Zt, y utilizando algoritmos de etiquetado para identificar objetos masivos con decaimiento hadrónico y leptónico. La presencia de un jet a bajo ángulo, característico de la señal seleccionada, junto con la multiplicidad de jets, b-jets, y objetos masivos hadrónicos se utiliza para categorizar los eventos analizados. No se observa ningún exceso significativo por encima de la expectativa del Modelo Estándar en ninguno de los dos análisis, y los resultados se utilizan para establecer límites superiores del 95 % de CL en la producción de quarks T. La primera búsqueda excluye masas de quarks T que van desde 0.99 TeV para cualquier configuración de parámetros de decaimiento, hasta 1.43 TeV para decaimientos de Ht. La segunda búsqueda establece límites en el modo de producción de un sólo quark T dependiente del modelo, excluyendo un rango de masas en diferentes escenarios de referencia, entre 1.27 TeV para parámetros de modelo desfavorables, hasta la masa más alta considerada de 2.1 TeV en el caso de valores de acoplamiento más fuertes. Además, se presentan estudios sobre el efecto de la irradiación acumulada durante la toma de datos en el calorímetro hadrónico Tile del detector ATLAS. Estos estudios utilizan eventos con requerimientos cinemáticos mínimos en combinación con medidas de otros sistemas de calibración para monitorizar y diagnosticar el comportamiento de diferentes componentes de la cadena de lectura del calorímetro, así como para analizar la evolución a largo plazo del rendimiento de las baldosas de centelleo para extrapolar su rendimiento durante los próximos periodos de toma de datos.
This dissertation presents two searches for heavy, vector-like partners of Standard Model top quarks in proton-proton collision data, with a center-of-mass energy of 13 TeV, collected by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. The first search targets pair production of vector-like quarks (T), using the 2015--2016 dataset, corresponding to 36.1 fb-1 of integrated luminosity. The search primarily targets T to Ht and T to Zt decays, by analyzing events in the lepton+jets final state, characterized by a single isolated electron or muon, large missing transverse momentum, and multiple jets, as well as in the jets+ETmiss final state, containing zero leptons, a high multiplicity of jets, and large missing transverse momentum. The search exploits the high multiplicity of b-jets and hadronically decaying boosted top quarks and Higgs bosons, that are characteristic of signal events. The second search targets single T production, using the full Run 2 dataset taken during 2015--2018, corresponding to 139 fb-1 of integrated luminosity. The search analyzes events in final states with a single lepton with multiple jets and b-jets, also targeting T to Ht and T to Zt decays, and using tagging algorithms to identify both hadronically and leptonically decaying boosted objects. The presence of a forward jet, characteristic of the targeted signal, along with the multiplicity of jets, b-jets, and reconstructed boosted objects is used to categorize the analyzed events. No significant excess above the Standard Model expectation is observed in either analysis, and the results are used to set 95 % CL upper limits on the production of T quarks. The first search excludes T-quark masses ranging from 0.99 TeV for any configuration of decay parameters, up to 1.43 TeV for Ht decays. The second search sets limits on the model-dependent single T production mode, excluding a range of masses in different benchmark scenarios, between 1.27 TeV for unfavorable model parameters, up to the highest considered mass of 2.1 TeV in the case of stronger coupling values Additionally, studies are presented on the effect of accumulated irradiation during data taking on the Tile hadronic calorimeter in the ATLAS detector. These studies use events with minimal kinematic requirements in combination with measurements from other calibration systems to monitor and diagnose the behavior of different components of the calorimeter readout chain, as well as to analyze the long-term evolution of the performance of the scintillating tiles to extrapolate their performance during upcoming data taking periods.
Física de partícules; Partículas fisicas; Particle physics; Cern; Quark top
0 - Generalidades
Ciències Experimentals
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
