Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Measurement of the charge asymmetry in top quark pair decay in dilepton (e,mu) channel in pp collision data at √ s = 7 TeV using the ATLAS detector

Mashaallah Poor, Donya LU (2014) FYSM60 20131
Department of Physics
Abstract
In this thesis the charge asymmetry of the dileptonic (e,mu) channel decay of top quark pair is presented, which is studied in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV, using data corresponding to an integrated luminosity of 4.5 fb^(-1) collected by the ATLAS detector. The final products of this experiment are exactly two leptons, which are one muon and one electron, two jets, where at least one of them is a b-jet, and the missing energy, consisting of the energy of the lepton-neutrinos. The two observed charge asymmetries in the top quark pair are: top quark-based and lepton-based. Measuring the top quark-based asymmetry in the ATLAS experiment in the pp collisions does not lead to an accurate result, however, the obtained result based... (More)
In this thesis the charge asymmetry of the dileptonic (e,mu) channel decay of top quark pair is presented, which is studied in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV, using data corresponding to an integrated luminosity of 4.5 fb^(-1) collected by the ATLAS detector. The final products of this experiment are exactly two leptons, which are one muon and one electron, two jets, where at least one of them is a b-jet, and the missing energy, consisting of the energy of the lepton-neutrinos. The two observed charge asymmetries in the top quark pair are: top quark-based and lepton-based. Measuring the top quark-based asymmetry in the ATLAS experiment in the pp collisions does not lead to an accurate result, however, the obtained result based on the ttbar rapidities is calculated as:
A_ttbar = −0.036 ± 0.014
This value is measured while the predicted Monte-Carlo result is: 0.0005 ± 0.0029 for the same calculation. The lepton-based charge asymmetry measurement that is more common in the ATLAS experiment, is calculated based on the pseudorapidity of the final (e,mu) leptons. The lepton-based charge asymmetry yields the result as:
A_ll = 0.007 ± 0.014
while the MC predictions give the result of the same measurement as: 0.006 ± 0.0029
All the obtained experimental results in the ttbar-based asymmetry and the lepton-based asymmetry, with some uncertainty corrections, match the MC predictions, which implies clearly that there is no evidence of breaking the physics of the Standard Model in this experiment. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Det vi idag kallar materia och som ligger till grund för hela vårt universum är egentligen en kombination av fundamentala partiklar och deras växelverkan. Detta sammanfattas i Standard Modellen (SM).
Toppkvarken är modellens tyngsta partikel och behöver en process med väldigt stor energi för att kunna skapas. Toppkvarken kan experimentellt observeras antingen ensam eller i form av ett par (en toppkvark och en anti-toppkvark). När den produceras i par finns det en möjlighet att studera laddningsasymmetri (ämnet för denna avhandling), vilket skulle medföra ny fysik som går utanför SM. Indikationer på sådan laddningsasymmetri i toppkvarkpar observerades för första gången i CDF-experimentet vid Tevatronen där protoner och antiprotoner... (More)
Det vi idag kallar materia och som ligger till grund för hela vårt universum är egentligen en kombination av fundamentala partiklar och deras växelverkan. Detta sammanfattas i Standard Modellen (SM).
Toppkvarken är modellens tyngsta partikel och behöver en process med väldigt stor energi för att kunna skapas. Toppkvarken kan experimentellt observeras antingen ensam eller i form av ett par (en toppkvark och en anti-toppkvark). När den produceras i par finns det en möjlighet att studera laddningsasymmetri (ämnet för denna avhandling), vilket skulle medföra ny fysik som går utanför SM. Indikationer på sådan laddningsasymmetri i toppkvarkpar observerades för första gången i CDF-experimentet vid Tevatronen där protoner och antiprotoner kolliderar. I sådana kollisioner antar man att den producerade toppkvarken sänds ut i protonens riktning och att den producerade anti-toppkvarken sänds ut i anti-protonens riktning. Toppkvarkarnas masscentrum kan därvidlag antingen röra sig i protonens eller i antiprotonens riktning och på så vis medföra en asymmetri i laddningen hos de slutligen producerade partiklarna.
I denna avhandling mäts laddningsasymmetrin med hjälp av ATLAS-detektorn vid
LHC-kollideraren på CERN, där båda de kolliderande partiklarna är protoner. Det finns två sätt att mäta laddningsasymmetrin i ATLAS-experimentet; toppkvark-baserat eller lepton-baserat. Eftersom någon ursprunglig anti-proton saknas, kan man här inte bestämma anti-toppkvarkens riktning, vilket gör en laddningsasymmetrimätning baserad på toppkvarken ytterst komplicerad. Ett värde på laddningsasymmetrin kan emellertid erhållas:
A_ttbar = −0.036 ± 0.014
Laddningsasymmetrimätning baserad på leptoner är en vanligtvis använd metod i protonproton kollisioner. Den använder sig av laddningsasymmetrin hos de leptoner som bildas då toppkvarkarna sönderfaller, som i denna analys är en elektron och en myon. Det erhållna värdet på laddningsasymmetrin blir här:
A_ll = 0.007 ± 0.014
Den slutliga jämförelsen mellan det erhållna värdet och resultat från simuleringar, pekar mot att ingen ny fysik, som går utanför SM, behövs för att förklara resultaten. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Mashaallah Poor, Donya LU
supervisor
organization
course
FYSM60 20131
year
type
H1 - Master's Degree (One Year)
subject
keywords
particle physics, ATLAS experiment, top quark pair, charge asymmetry, dilepton
language
English
id
4856606
date added to LUP
2014-12-08 15:20:43
date last changed
2014-12-08 15:20:43
@misc{4856606,
  abstract     = {{In this thesis the charge asymmetry of the dileptonic (e,mu) channel decay of top quark pair is presented, which is studied in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV, using data corresponding to an integrated luminosity of 4.5 fb^(-1) collected by the ATLAS detector. The final products of this experiment are exactly two leptons, which are one muon and one electron, two jets, where at least one of them is a b-jet, and the missing energy, consisting of the energy of the lepton-neutrinos. The two observed charge asymmetries in the top quark pair are: top quark-based and lepton-based. Measuring the top quark-based asymmetry in the ATLAS experiment in the pp collisions does not lead to an accurate result, however, the obtained result based on the ttbar rapidities is calculated as:
A_ttbar = −0.036 ± 0.014
This value is measured while the predicted Monte-Carlo result is: 0.0005 ± 0.0029 for the same calculation. The lepton-based charge asymmetry measurement that is more common in the ATLAS experiment, is calculated based on the pseudorapidity of the final (e,mu) leptons. The lepton-based charge asymmetry yields the result as:
A_ll = 0.007 ± 0.014
while the MC predictions give the result of the same measurement as: 0.006 ± 0.0029 
All the obtained experimental results in the ttbar-based asymmetry and the lepton-based asymmetry, with some uncertainty corrections, match the MC predictions, which implies clearly that there is no evidence of breaking the physics of the Standard Model in this experiment.}},
  author       = {{Mashaallah Poor, Donya}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Measurement of the charge asymmetry in top quark pair decay in dilepton (e,mu) channel in pp collision data at √ s = 7 TeV using the ATLAS detector}},
  year         = {{2014}},
}