[論文レビュー] Combination of CDF and DO results on the mass of the top quark using up to 8.7 fb^{-1} at the Tevatron

D Collaborations|arXiv (Cornell University)|May 16, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 26

ひとこと要約

この論文は、フェルミラブのテバトロン衝突機で実施されたCDFおよびDO実験からのトップクォーク質量測定値を組み合わせており、Run II（2001–2011）のプロトン-アンチプロトン衝突データ最大8.7 fb⁻¹に加え、以前のRun Iの結果も含む。統計的および系境的不確実性とその相関を考慮することで、予備的な平均トップクォーク質量として173.20 ± 0.87 GeV/c²が報告され、相対精度は0.50%に達した。

ABSTRACT

We summarize the current top-quark mass measurements from the CDF and DO experiments at Fermilab. We combine published Run I (1992--1996) measurements with the most precise published and preliminary Run II (2001--2011) measurements based on data sets corresponding to up to 8.7 fb^{-1} of ppbar collisions. Taking correlations of uncertainties into account, and combining the statistical and systematic uncertainties, the resulting preliminary Tevatron average mass of the top quark is M_top = 173.20 \pm 0.87 GeV/c^2, corresponding to a relative precision of 0.50 %.

研究の動機と目的

• 2つの主要なテバトロン実験、CDFおよびDOの結果を統合することで、トップクォーク質量測定の精度を向上させること。
• 1992–1996年のRun Iおよび2001–2011年のRun IIのデータセットを含め、予備的なRun II測定値も統合すること。
• 組み合わせプロセスにおいて、統計的および系境的不確実性の相関を適切に扱うこと。
• テバトロン実験のためのより正確で信頼性の高い平均トップクォーク質量値を達成すること。

提案手法

• 出版済みのRun I測定値に加え、CDFおよびDOの最も精度の高い出版済みおよび予備のRun II測定値を分析に統合する。
• 統計的および系境的不確実性を、実験間およびデータセット間の相関を考慮した方法で組み合わせる。
• 個々の不確実性を一貫した統計的フレームワークに沿って伝搬することで、組み合わせた不確実性を計算する。
• すべての入力測定値の精度および相関構造を考慮した重み付き平均を用いて、最終的な平均質量を導出する。
• 出版済みおよび予備の結果を適切な誤差処理で含めることで、手法の頑健性を確保する。
• 結果は、統計的および系境的成分を反映した不確実性を提示する予備の平均として報告される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 テバトロンのCDFおよびDO実験からのトップクォーク質量の最も精度の高い組み合わせ値は何か？
• RQ2 8.7 fb⁻¹までのRun IIデータの組み込みは、トップクォーク質量測定の精度をどのように向上させるか？
• RQ3 系境的および統計的不確実性の相関が、最終的な組み合わせ結果に与える影響は何か？
• RQ4 組み合わせたテバトロン平均は、個々の実験の結果と比較して、精度の面でどのように異なるか？
• RQ5 組み合わせたトップクォーク質量測定で達成された相対不確実性は何か？

主な発見

• CDFおよびDOの組み合わせ予備トップクォーク質量は173.20 GeV/c²、総不確実性は±0.87 GeV/c²である。
• 組み合わせ測定の相対精度は0.50%に達し、個々の測定値よりも顕著に向上している。
• 不確実性予算は主に系境的要因に起因しており、組み合わせプロセスで実験間できめ細かく相関がとられている。
• 8.7 fb⁻¹までのRun IIデータの組み込みにより、最終結果の精度が顕著に向上している。
• 結果は以前の測定値と整合しており、テバトロン衝突機からの最も精度の高い平均トップクォーク質量を表している。