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用LHC上ATLAS探测器取得的质心能量为7TeV的质子—质子对撞数据寻找重矢量玻色子

作　者: 汪虎林
导　师: 蒋一; 刘衍文; 侯书云
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 粒子物理与原子核物理
关键词: 玻色子 标准模型 电弱统一理论 LHC ATLAS
分类号: O572.212
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 28次
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内容摘要


标准模型理论是目前描述基本粒子最成功的理论,很好的符合了实验观测结果。它把描述电弱相互作用的Glashow-Weinberg-Salam模型和描述强相互作用的量子色动力学理论统一在一起,因此可以描述四大基本相互作用力中的三种：电磁力、弱相互作用力以及强相互作用力。虽然标准模型取得了很大的成功,但其中关键的希格斯玻色子一直没被找到。而且即使希格斯粒子被发现,标准模型仍然存在一些问题,比如不能解释暗物理的组成,现在的基本粒子是否由更基本的粒子组成,以及怎样把引力也统一到标准模型的框架内。这些问题使得寻找标准模型之外的新物理变得有意义。论文通过分析了LHC上ATLAS在2011年取得的～1fb-1的质心能量为7TeV的质子-质子对撞数据来寻找重矢量玻色子：通过WZ的全轻子衰道来寻找Extended Gauge Model W’玻色子和Low-Scale Technicolor Model ρT粒子,以及通过双谬子衰变道来寻找Sequential Standard Model Z’玻色子。数据的结果和标准模型理论预期相符,没有观察到显著的偏差。我们在95%置信度下对以上粒子的产生截面和质量作出了限制。W’和pT的质量下限分别为760GeV和467GeV。Z’的质量下限为1.6TeV。

全文目录


ACKNOWLEDGEMENTS  6-9
摘要  9-10
ABSTRACT  10-15
1. THEORETICAL OVERVIEW  15-25
  1.1 Introduction to the Standard Model  15-21
    1.1.1 The fundamental particles  15-17
    1.1.2 The interactions in Standard Model  17-18
    1.1.3 The electroweak interaction  18-21
  1.2 Physics beyond the Standard Model  21-25
    1.2.1 Problems with Standard Model  21-22
    1.2.2 Sequential Standard Model and Extended Gauge Model  22-23
    1.2.3 Technicolor  23-25
2. THE ATLAS EXPERIMENT AT THE LARGE HADRON COLLIDER  25-43
  2.1 The Large Hadron Collider  25-29
  2.2 The ATLAS Detector  29-43
    2.2.1 Inner detector  30-32
    2.2.2 Calorimeter  32-35
    2.2.3 Muon spectrometer  35-40
    2.2.4 Trigger and data acquisition systems  40-43
3. W'/ρT→WZ→evee SEARCH  43-95
  3.1 Introduction  43-44
  3.2 Data and MC Simulated Event Samples  44-47
    3.2.1 Data Samples  44
    3.2.2 SM Background MC Samples  44-45
    3.2.3 Signal MC Samples  45-47
  3.3 Object Selection  47-54
    3.3.1 Vertex  47
    3.3.2 Electrons  47-49
    3.3.3 Muons  49-51
    3.3.4 Jets and E_T~(miss)  51
    3.3.5 Pileup Corrections  51-52
    3.3.6 Electron/Jet Removal due to Liquid Argon Calorimeter Hole  52
    3.3.7 Overlapping Object Treatment  52-54
  3.4 Event Selections and Background Estimation  54-83
    3.4.1 Preselection Criteria  54-55
    3.4.2 Signal Selection Cuts  55-63
    3.4.3 Fake Lepton Rate and ee'+jets background estimation  63-75
    3.4.4 Control Regions  75-79
    3.4.5 Backgrounds extrapolation in the high M_T(WZ)region and final MT(WZ) distribution  79-83
  3.5 Systematic Uncertainties  83-88
    3.5.1 Trigger  83
    3.5.2 Electron Reconstruction and Identification,Energy Scale and Resolution, and Calorimeter Isolation Correction  83-84
    3.5.3 Muon Reconstruction,Momentum Scale and Resolution,and Track Iso-lation Correction  84
    3.5.4 E_T~(miss) Resolution and Pileup  84-85
    3.5.5 Luminosity Uncertainty  85
    3.5.6 Selection Check Using the Debug Stream  85
    3.5.7 Theoretical Cross Section and Signal Acceptance  85-87
    3.5.8 Systematic Uncertainty Summary  87-88
  3.6 Statistical Method and Results  88-95
    3.6.1 Statistical method  88-91
    3.6.2 Results  91-95
4. Z'→μμ SEARCH  95-123
  4.1 Introduction  95
  4.2 Monte Carlo Samples  95-98
  4.3 Selections and Background Estimation  98-107
    4.3.1 Muon identification and event selection  98-101
    4.3.2 Resolution Smearing  101-102
    4.3.3 Signal efficiencies  102-103
    4.3.4 Background Estimation  103-104
    4.3.5 Data-Monte Carlo Comparison  104-107
  4.4 Muon Performance Study in Z'→μμ Search  107-118
    4.4.1 Muon trigger efficiency studies  107-113
    4.4.2 Muon reconstruction and identification efficiencies  113-118
  4.5 Systematic Uncertainties  118-119
  4.6 Statistical method and Results  119-123
    4.6.1 Discovery statistics  119-121
    4.6.2 Limits  121-123
5. CONCLUSIONS  123-124
LIST OF TABLES  124-127
LIST OF FIGURES  127-133
BIBLIOGRAPHY  133-139

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 高能物理学 > 粒子物理学 > 实验与测定 > 探测器与探测法
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