NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Probing the top quark couplings within the ATLAS detector and EFT global fits

Repositori DSpace/Manakin

IMPORTANT: Aquest repositori està en una versió antiga des del 3/12/2023. La nova instal.lació está en https://roderic.uv.es/

Probing the top quark couplings within the ATLAS detector and EFT global fits

Mostra el registre parcial de l'element

dc.contributor.advisor Moreno Llácer, María
dc.contributor.author Miralles López, Marcos
dc.contributor.other Departament de Física Atòmica, Molecular i Nuclear es_ES
dc.date.accessioned 2023-07-21T07:44:23Z
dc.date.available 2023-07-22T04:45:05Z
dc.date.issued 2023 es_ES
dc.date.submitted 25/07/2023 es_ES
dc.identifier.uri https://hdl.handle.net/10550/88737
dc.description.abstract The work in this thesis focuses on the properties of the most massive fundamental particle of the Standard Model (SM): the top quark. The electroweak interactions between the top quark and other particles of the SM are studied using the latest proton-proton collision data delivered by the LHC and collected by the ATLAS detector at the CERN laboratory during the Run 2 period (2015-2018). The SM of particle physics is a mathematical model that described nature at the atomic and subatomic levels. It is a highly predictive model, capable of explaining most of the observable phenomena and that has driven the development of particle physics for the last 100 years. However, the SM is not a complete theory. It does not include gravity, nor does it explain the origin of dark matter or the matter-antimatter asymmetry of the universe. For this reason, the existence of new physics beyond the SM is one the main research lines in particle physics. The search for this new physics is one of the main motivations of the LHC, the most powerful particle accelerator in the world. The LHC is designed to collide particles at relativistic energies at a rate of 40 million collisions per second which allows to study the interaction, even of the heaviest particles of the SM, with a high level of detail. One of the most important achievements of the LHC was the discovery of the Higgs boson in 2012: the last piece of the SM puzzle. On the other hand, precision measurements at the LHC also allow us to test the SM and restrict the modifications of the SM couplings introduced by new physics models. This thesis consists of three parts. The first part explores deviations from the Standard Model (ME) expectations in high-energy physics observables in the top quark electroweak sector using an effective field theory (EFT) extension. This study is greatly motivated by the latest differential cross-section precision measurements provided by the ATLAS experiment, as well as including data from the CMS detector and other experiments such as Tevatron or LEP/SLC; which allow for a rigorous characterisation of the electroweak interactions of the top quark. The resulting in the limits on chosen Wilson coefficients (related to new physics) range from ±0.35 to ±8 TeV^(-2), in agreement with the ME expectation. The results improve previous studies and highlight the need for new observables to constrain EFT coefficients. The second part presents the search for the leptonic charge asymmetry (LCA) in ttW production using 139 fb^(-1) proton-proton collision data collected by ATLAS during Run 2. Due to the unique properties of ttW production, the charge asymmetry is expected to be large and to showcase a significant sensitivity to a reduced set of four-fermion EFT operators, and to the chiral nature of possible new physics in this process. The reconstructed charge asymmetry is found to be LCA = -0.12 +- 0.14 (stat.) +- 0.05 (syst.). The result is unfolded to particle level (PL) in a fiducial region which is chosen to be close to the reconstruction level region to minimise acceptance effects. At particle-level, this asymmetry is LCA(PL) = -0.11 +- 0.17 (stat.) +- 0.05 (syst.). Both values are consistent with the ME expectation. In the final part, the thesis investigates the Yukawa coupling of the top quark to the Higgs boson. This coupling is the largest one in the ME and is expected to be the most sensitive to new physics effects. In this regard, it can be used to probe and extract limits on a well-known limitation of the ME: the insufficient CP-violating terms to explain, for example, the matter-antimatter asymmetry of the early universe. MC simulations with a CP-violating term are produced, and exclusion limits on the CP mixing angle (alpha) are extracted using also data collected by ATLAS during Run 2. The CP-odd hypothesis (alpha=90) is excluded at 3.9 standard deviations, and a lower limit of |alpha| > 43° is established at a 95% confidence level. en_US
dc.description.abstract El treball d'aquesta tesi se centra en les propietats de producció de la partícula elemental (aquelles indivisibles) més massiva del Model Estàndard (ME): el quark top. En particular, s'examinen les interaccions electrofebles del quark top amb altres partícules del ME utilitzant les dades de col·lisions protó--protó principalment lliurades pel Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC) en el laboratori del CERN i enregistrades pel detector ATLAS entre 2015 i 2018. El Model Estàndard de la física de partícules és un model matemàtic que descriu la natura a escala atòmic i subatòmic. És un model altament predictiu, capaç d'explicar la major part dels fenòmens observats, i que ens ha guiat al llarg dels últims 100 anys en la recerca de les partícules que el constitueixen. Tot i això, continuen existint múltiples interrogants que fan del ME una teoria incompleta. Per exemple, no és capaç d'incorporar la força gravitatòria, desentranyar l'origen de la matèria fosca, o explicar l'asimetria de matèria i antimatèria present a l'inici de l'univers. Per això, l'existència de nova física, més enllà del ME, és una de les principals línies d'investigació en la física moderna. La recerca d'aquesta nova física és una de les principals motivacions de l'LHC, l'accelerador de partícules més potent del món. L'LHC està dissenyat per a col·lidir partícules a energies relativistes a un ritme de 40 milions de col·lisions per segon el que permet estudiar la interacció, fins i tot de les partícules més pesants del ME, amb un gran nivell de detall. Un dels assoliments més importants de l'LHC va ser el descobriment del bosó de Higgs l'any 2012: l'última peça del trencaclosques del ME. D'altra banda, les mesures de precisió en el LHC també ens permeten posar a prova el ME i restringir les modificacions dels acoblaments del ME introduïdes per models de nova física. Aquesta tesi consta de tres parts. La primera part explora desviacions de les expectatives del ME en observables de física d'alta energia en el sector electrofeble del quark top utilitzant una extensió de la teoria de camps efectius (EFT, per les seues sigles en anglés). Aquest estudi està fortament motivat per les últimes mesures de precisió de secció eficaç diferencial proporcionades per l'experiment ATLAS, així com per la inclusió de dades del detector CMS i altres experiments com ara Tevatron o LEP/SLC; això permet una caracterització rigorosa de les interaccions electrofebles del quark top. Els resultats obtinguts en els límits dels coeficients de Wilson seleccionats (relacionats amb nova física) oscil·len entre +-0.35 i +-8 TeV^(-2), en acord amb les expectatives del ME. Aquests resultats milloren els estudis anteriors i destaquen la necessitat de noves observables per a limitar els coeficients de l'EFT. La segona part presenta la cerca de l'asimetria de càrrega leptònica (ACL) en la producció de ttW utilitzant les dades de col·lisió protó-protó de 139 fb^(-1) recollides per ATLAS durant el Run 2. A causa de les propietats úniques de la producció de ttW, s'espera que l'asimetria de càrrega siga gran i mostre una sensibilitat significativa a un conjunt reduït d'operadors de l'EFT de quatre fermions, així com a la naturalesa quiral de possibles noves físiques en aquest procés. Es troba que l'asimetria de càrrega reconstruïda és ACL = -0.12 ± 0.14 (estadístic) ± 0.05 (sistemàtic). El resultat s'extrau al nivell de partícules en una regió fiducial que es tria pròxima a la regió de reconstrucció per minimitzar els efectes d'acceptació. Al nivell de partícules, aquesta asimetria és ACL = -0.11 ± 0.17 (estadístic) ± 0.05 (sistemàtic). Ambdós valors són consistents amb l'expectativa del ME. En la part final, s'investiga l'acoblament Yukawa del quark top amb el bosó de Higgs. Aquest acoblament és el més gran del ME i s'espera que siga el més sensible als efectes de nova física. En aquest sentit, pot ser utilitzat per a estudiar una limitació coneguda del ME: la insuficiència de termes de violació de CP per a explicar, per exemple, l'asimetria matèria-antimatèria de l'univers primigeni. Es produeixen simulacions amb termes de violació de CP i s'extreuen límits d'exclusió sobre l'angle de mescla de CP (alpha) usant també les dades recollides per ATLAS durant el Run 2. La hipòtesi de CP imparell (alpha=90) s'exclou amb una significança de 3.9 desviacions estàndard, i s'estableix un límit inferior de |alpha| > 43° amb un nivell de confiança del 95%. es_ES
dc.format.extent 245 p. es_ES
dc.language.iso en es_ES
dc.subject física de altas energías es_ES
dc.title Probing the top quark couplings within the ATLAS detector and EFT global fits es_ES
dc.type doctoral thesis es_ES
dc.subject.unesco UNESCO::FÍSICA es_ES
dc.embargo.terms 0 days es_ES
dc.rights.accessRights open access es_ES

Visualització       (14.65Mb)

Aquest element apareix en la col·lecció o col·leccions següent(s)

Mostra el registre parcial de l'element

Cerca a RODERIC

Cerca avançada

Visualitza

Estadístiques