Measurement of rare top quark decays in ATLAS/LHC

Abstract

Nesta tese, a sensibilidade do detector ATLAS para a medida da fração de decaimento do quark top t → sW é apresentada. Os dados analisados foram recolhidos pelo detetor ATLAS durante os primeiros dois anos da Run II (2015-2016), em colisões de protão-protão no Grande Colisionador de Hadrões (LHC), com uma energia de centro de massa de s = √13 TeV, correspondendo a uma luminosidade integrada de 36.2 fb−1 , escalada para 150 fb−1 . Como sinal eventos de decaimento de pares de quarks top são usados, onde um dos quarks decai pelo canal t → sW e o outro pelo decaimento principal do quark top, t → bW . Nos eventos escolhidos, ambos os bosões W decaem leptonicamente, com um a decair para um electrão e o outro para um muão, de cargas opostas. A fração de decaimento medida é BR(t → sW ) = 0.00162 ± 0.00006 (stat) ±0.00006 (sist). Foi também medida a fração de decaimento de t → bW , tendo sido obtido BR(t → bW ) = 0.9983 ± 0.0007 (stat) ± 0.0012 (sist). Este resultado foi obtido com uma significância do sinal de 6.0 ± 0.9 (apenas incerteza estatística). Isto leva a conclusão que uma medida pode ser possível com os dados da Run II completa. . . . .

In this thesis, the ATLAS detector sensitivity for the measurement of the top quark decay t → sW branching ratio is presented. Data collected by the ATLAS detector during the first two years of Run II (2015-2016) from proton-proton collisions at the Large Hadron Collider (LHC), with a center-of-mass energy of s = √13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 36.2 fb−1 , scaled to 150 fb−1 , are analysed. As signal, top-quark pair-decay events are used, where one of the quark decays through the t → sW channel and the other through the main decay of the top quark, t → bW . In the events chosen, both W bosons decay leptonically, with one decaying to an electron and another to a muon, of opposite charges. The branching ratio estimated is BR(t → sW ) = 0.00162 ± 0.00013 (stat) ± 0.00014 (syst). Additionally, the branching ratio of t → bW is estimated to be BR(t → bW ) = 0.9983 ± 0.0060 (stat) ±0.0006 (syst). This result was obtained with a signal significance of 6.0 ± 0.9 (statistical uncertainty only). This leads to the conclusion that a measurement might be possible with the full Run II dataset. . . .. .