[논문 리뷰] Combination of inclusive and differential $\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$ charge asymmetry measurements using ATLAS and CMS data at $\sqrt{s} =$ 7 and 8 TeV.

Atlas Collaborations|arXiv (Cornell University)|2017. 09. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 59인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서 7 및 8 TeV 프로톤-프로톤 충돌 데이터를 사용하여 ATLAS와 CMS의 포함형 및 미분형 top 쿼크 쌍 전하 비대칭 측정치를 조합한다. 조합된 결과는 $A_{Σ}^{ΣΣ7} = 0.005 \pm 0.007~(τητ) \pm 0.006~(τυτ) 및 $A_{Σ}^{ΣΣ8} = 0.0055 \pm 0.0023~(τητ) \pm 0.0025~(τυτ)$이며, 이는 표준모형 예측과 일치한다.

ABSTRACT

This paper presents combinations of inclusive and differential measurements of the charge asymmetry ($A_{\mathrm{C}}$) in top quark pair ($\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$) events with a lepton+jets signature by the ATLAS and CMS Collaborations, using data from LHC proton-proton collisions at centre-of-mass energies of 7 and 8 TeV corresponding to integrated luminosities of about 5 and 20 fb$^{-1}$ for each experiment, respectively. The resulting combined LHC measurements of the inclusive charge asymmetry are $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC7}} = 0.005 \pm0.007 ext{ (stat)}\pm0.006 ext{ (syst)}$ at 7 TeV and $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC8}} = 0.0055 \pm0.0023 ext{ (stat)}\pm0.0025 ext{ (syst)}$ at 8 TeV. These values, as well as the combination of $A_{\mathrm{C}}$ measurements as a function of the invariant mass of the $\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$ system at 8 TeV, are consistent with the respective standard model predictions.

연구 동기 및 목표

• ATLAS 및 CMS 실험의 데이터를 조합하여 top 쿼크 쌍 전하 비대칭 측정의 정밀도를 향상시키기 위해.
• 포함형 및 미분형 전하 비대칭 측정치가 표준모형 예측과 일치하는지 평가하기 위해.
• 7 및 8 TeV LHC 데이터의 통합 분석을 통해 통계적 및 체계적 불확실성을 감소시키기 위해.
• 양자 색역학과 top 쿼크 쌍 생성에서 잠재적인 새로운 물리 현상에 대한 강력한 시험을 제공하기 위해.

제안 방법

• 7 TeV 및 8 TeV에서 각각 5 fb⁻¹ 및 20 fb⁻¹의 통합 루미너시티를 사용하여 ATLAS 및 CMS의 포함형 및 미분형 전하 비대칭 측정치를 조합한다.
• 상호 연관된 및 독립된 불확실성을 고려하여 결과를 융합하기 위한 통계적 조합 방법을 적용한다.
• 레프톤+제트 최종 상태를 사용하여 top 쿼크 쌍 사건을 식별하고 전하 비대칭을 추출한다.
• 8 TeV에서 $\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$ 진동 질량에 대한 함수로 $A_{\mathrm{C}}$의 미분 측정을 수행한다.
• 비교를 위한 기준으로 표준모형 예측을 사용한다.
• 일관성 검증 및 불확실성 전파를 통해 조합의 타당성을 검증한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 7 TeV에서의 포함형 top 쿼크 쌍 전하 비대칭은 표준모형 예측과 일치하는가?
• RQ2 8 TeV에서의 포함형 전하 비대칭은 표준모형 기대와 일치하는가?
• RQ3 8 TeV에서 $\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$ 진동 질량에 따라 미분형 전하 비대칭은 어떻게 변화하는가?
• RQ4 ATLAS 및 CMS의 조합 측정치는 개별 실험 결과보다 불확실성을 감소시키는가?
• RQ5 7 및 8 TeV에서 $A_{\mathrm{C}}$의 조합 정밀도는 얼마이며, 이는 이론과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 7 TeV에서의 조합된 포함형 전하 비대칭은 $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC7}} = 0.005 \pm 0.007~(\text{stat}) \pm 0.006~(\text{syst})$이며, 표준모형과 일치한다.
• 8 TeV에서의 조합된 포함형 전하 비대칭은 $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC8}} = 0.0055 \pm 0.0023~(\text{stat}) \pm 0.0025~(\text{syst})$이며, 표준모형 예측과 일치한다.
• 8 TeV에서 $\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$ 진동 질량에 대한 함수로 수행된 미분형 $A_{\mathrm{C}}$ 측정은 표준모형에서의 유의미한 이탈이 없음을 보여준다.
• 개별 실험 결과에 비해 전체 불확실성이 감소하여 정밀도가 향상된다.
• 7 및 8 TeV에서의 조합된 전하 비대칭 측정치에서 새로운 물리 현상의 증거는 관측되지 않았다.
• 결과는 top 쿼크 쌍 생성 역학을 설명하는 데 있어 표준모형의 타당성을 지지한다.