[論文レビュー] Measurements of dibosons with the ATLAS detector and associated constraints on new physics.

H. P. Skottowe|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 1

ひとこと要約

本論文では、LHCのATLAS検出器を用いて、√s = 7 TeVの陽子-陽子衝突において、4.7–5 fb⁻¹のデータを用いて二ボソン生成断面積の高精度測定を実施した。結果は全位相空間に補正され、標準模型予測と比較された。その結果、異常な三重ゲージ結合（TGC）に対する厳密な制約が得られ、顕著なずれは観測されなかった。

ABSTRACT

Diboson cross sections have been measured for all combinations of W,Z and isolated photons, using the ATLAS detector at the LHC. The cross sections are measured in kinematic regions defined by the decay kinematics, in some cases including vetoes on additional jets. The measurements are also extrapolated to the full phase space using theoretical calculations of the acceptance, and are additionally used to place constraints on triple-gauge boson couplings.

研究の動機と目的

• 2011年LHCデータセットの全量を用いて、W、Zおよび分離した光子のすべての組み合わせにおける二ボソン生成断面積を測定すること。
• 断面積および運動学的分布のずれを用いて、異常な三重ゲージ結合（TGC）を調べることで、標準模型を検証すること。
• 特にWWおよびZZ崩壊チャンネルにおいてヒッグス粒子探索のための高精度なバックグラウンド推定を提供すること。
• 高統計的データを用いてTGCを標準模型を超えた予測を超えて制約することで、新物理への感度を向上させること。

提案手法

• LHCのATLAS検出器を用い、内層トラッキング、電磁気的およびハドロン系カロリメータ、ミューオン系統を含む。
• レプトンおよび光子の運動学的特性に基づくイベント選別基準を適用した。具体的には、横運動量（pT > 15 GeV）、分離度、および角度的分離（∆R > 0.7）を含む。
• QCDおよびトップクォークのバックグラウンドを抑制するために、ジェットバリアおよび欠落横運動量（EmissT）の要件を導入した。
• 理論的受容補正を用いて、フィジカル断面積を全位相空間に補正した。
• 運動学的分布（例：主要レプトンのpT）の統計的フィットを実施し、異常なTGCの制約を導出した。
• Wγ、Zγ、WW、WZ、ZZ（ℓℓℓℓおよびℓℓνν）の複数の最終状態の結果を統合し、強固な制約を得た。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 測定された二ボソン生成断面積は、不確かさの範囲内で標準模型の予測と整合的か？

主な発見

• 全位相空間におけるWW生成断面積は、53.4 ± 2.1（統計）± 4.5（系）± 2.1（ランプ）pb⁻¹であり、標準模型の予測と整合的である。
• ZZ → ℓℓℓℓに対して、5 fb⁻¹のデータで全断面積を7.2 ± 1.1（統計）−0.9/+1.3（系）± 0.3（ランプ）pb⁻¹として測定したが、標準模型と一致している。
• WWイベントにおける主要レプトンのpTスペクトルなどの運動学的分布において、標準模型からの顕著なずれは観測されなかった。
• 95%信頼水準で異常なTGCに対する制約が得られた：Λ = 1 TeVのとき、|∆κZ| < 0.15、|λZ| < 0.2、|∆g₁Z| < 0.15であり、以前の制約を改善した。
• ZZ → ℓℓνν最終状態では、断面積が5.4 ± 1.3（統計）−1.2/+1.4（系）± 0.2（ランプ）pb⁻¹であったが、標準模型の予測と整合的であった。
• Wγ、Zγ、WZ、ZZチャンネルの結果を統合することで、2011年LHCデータを用いた異常なTGCに対する最も厳密な制約が得られた。