[論文レビュー] Combined CDF and D0 measurement of WZ and ZZ production in final states with b-tagged jets

D Collaborations|arXiv (Cornell University)|Mar 16, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、√s = 1.96 TeVにおける陽子-陽バリオン衝突において、CDFおよびD0実験のデータを用いてWZおよびZZ生成断面積の統合測定を提示する。4.47 ± 0.64 (統計) +0.73 -0.72 (系誤差) pbの統合断面積は、標準模型と整合しており、背景のみの仮説は4.6σの有意水準で排除され、bタグ付きジェットを伴うベクトルボソン対の生成が確認された。

ABSTRACT

We present a combined measurement of the production cross section of VZ (V=W or Z) events in final states containing charged leptons (electrons or muons) or neutrinos, and heavy flavor jets, using data collected by the CDF and D0 detectors at the Fermilab Tevatron Collider. The analyzed samples of ppbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV correspond to integrated luminosities of 7.5 - 9.5 fb-1. Assuming the ratio of the production cross sections sigma(WZ) and sigma(ZZ) as predicted by the standard model, we measure the sum of the WZ and ZZ cross sections to be 4.47 +- 0.64 (stat) +0.73 -0.72 (syst) pb. This is consistent with the standard model prediction and corresponds to a significance of 4.6 standard deviations above the background-only hypothesis.

研究の動機と目的

• √s = 1.96 TeVにおける陽子-陽バリオン衝突におけるWZおよびZZボソン対の生成断面積を統合して測定すること。
• 電荷を帯びたレプトン、ニュートリノ、およびbタグ付きジェットを含む最終状態を分析することで、標準模型のVZ（V=W, Z）生成予測を検証すること。
• CDFおよびD0両検出器のデータを用いて、信号が背景のみの仮説に対してどの程度有意であるかを評価すること。
• 2つの独立した実験からのデータセットを統合することで、VZ生成断面積測定の精度を向上させること。

提案手法

• フェルミラブTevatronにおけるCDFおよびD0検出器のデータを統合し、統合した全流量が7.5–9.5 fb⁻¹のpp̄衝突を√s = 1.96 TeVで分析する。
• 電荷を帯びたレプトン（電子またはミュオン）、ニュートリノ、およびbタグアルゴリズムを用いてbジェットと特定されたジェットを含む最終状態を選別する。
• 運動量分布における信号および背景寄与を同時にフィットすることで信号収量を抽出する。
• 標準模型で予測されたσ(WZ)/σ(ZZ)比を用いて、統合されたWZ+ZZ断面積を制約する。
• 統計的および系統的誤差を、専用の制御領域およびシミュレーションに基づく補正を用いて評価する。
• プロファイル尤度比検定を用いて、背景上での信号の有意水準を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 1.96 TeVにおけるbタグ付きジェットを含む最終状態のWZおよびZZ生成断面積は、測定でどのようになるか？
• RQ2 観測されたWZ+ZZ断面積は、標準模型の予測とどの程度一致するか？
• RQ3 背景のみの仮説に対して、信号の有意水準はどの程度か？
• RQ4 CDFおよびD0の統合データセットは、VZ断面積測定の精度をどの程度向上させるか？

主な発見

• 統合されたWZ+ZZ生成断面積は、4.47 ± 0.64 (統計) +0.73 -0.72 (系誤差) pbとして測定された。
• 測定された断面積は、誤差の範囲内で標準模型の予測と整合している。
• 信号の有意水準は、背景のみの仮説に対して4.6標準偏差以上に上回った。
• CDFおよびD0のデータを統合することで、WZ+ZZ断面積測定の精度が個々の実験よりも向上した。
• 観測された断面積は、最終状態にbタグ付きジェットを含むVZ生成の存在を支持する。
• この結果は、Tevatronにおいて重いクォークを伴うWZおよびZZボソン対生成の強力な証拠を提供する。