[논문 리뷰] Combined CDF and D0 measurement of WZ and ZZ production in final states with b-tagged jets

D Collaborations|arXiv (Cornell University)|2012. 03. 16.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 4인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 CDF 및 D0 실험의 데이터를 사용하여 √s = 1.96 TeV에서 양성자-반양성자 충돌에서 WZ 및 ZZ 생성 단면적을 통합 측정한다. 통합 단면적 4.47 ± 0.64 (통계) +0.73 -0.72 (계측 오차) pb는 표준모형과 일치하며 배경만 존재하는 가설은 4.6σ의 유의수준에서 배제되며, b-태그가 부여된 제트와 함께 벡터 보손 쌍의 생성을 확인한다.

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.

연구 동기 및 목표

• √s = 1.96 TeV에서 양성자-반양성자 충돌에서 WZ 및 ZZ 보손 쌍의 통합 생성 단면적을 측정하기 위해.
• 충전 렙톤, 뉴트리노 및 b-태그가 부여된 제트를 포함하는 최종 상태를 분석하여 표준모형 예측의 VZ (V=W, Z) 생성을 시험하기 위해.
• CDF 및 D0 검출기의 데이터를 사용하여 배경만 존재하는 가설에 대해 신호의 유의수준을 평가하기 위해.
• 두 개의 독립된 실험에서의 데이터를 통합하여 VZ 생성 단면적 측정의 정밀도를 향상시키기 위해.

제안 방법

• 페르미랩 테바트론의 CDF 및 D0 검출기에서 데이터를 통합하여, √s = 1.96 TeV에서 통합 루미너사비 7.5–9.5 fb⁻¹의 pp̄ 충돌을 분석한다.
• 충전 렙톤(전자 또는 뮤온), 뉴트리노 및 b-태깅 알고리즘을 사용해 b-제트로 식별된 제트를 포함하는 최종 상태를 선별한다.
• 운동량 분포에서 신호 및 배경 기여를 동시에 피팅하여 신호 수확량을 추출한다.
• 표준모형 예측된 σ(WZ)/σ(ZZ) 비율을 사용하여 통합된 WZ+ZZ 단면적을 제약한다.
• 통계적 오차 및 계측 오차를 전용 제어 영역과 시뮬레이션 기반 보정을 통해 평가한다.
• 프로파일-가능도 비율 검정을 사용하여 배경을 초월한 신호의 유의수준을 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √s = 1.96 TeV에서 b-태그가 부여된 제트를 포함하는 최종 상태에서 WZ 및 ZZ 생성의 측정 단면적은 얼마인가?
• RQ2 관측된 WZ+ZZ 단면적은 표준모형 예측과 어떻게 비교되는가?
• RQ3 배경만 존재하는 가설에 대해 신호의 유의수준은 얼마인가?
• RQ4 CDF 및 D0 데이터의 통합은 VZ 단면적 측정의 정밀도를 얼마나 향상시키는가?

주요 결과

• 통합된 WZ+ZZ 생성 단면적은 4.47 ± 0.64 (통계) +0.73 -0.72 (계측 오차) pb로 측정되었다.
• 측정된 단면적은 오차 범위 내에서 표준모형 예측과 일치한다.
• 신호의 유의수준은 배경만 존재하는 가설을 초월해 4.6 표준편차 이상을 초과한다.
• CDF 및 D0 데이터의 통합은 개별 실험에 비해 WZ+ZZ 단면적 측정의 정밀도를 향상시킨다.
• 관측된 단면적은 최종 상태에 b-태그가 부여된 제트를 포함하는 VZ 생성의 존재를 지지한다.
• 결과는 테바트론에서 무거운 쿼크와 함께 WZ 및 ZZ 보손 쌍의 생성에 강력한 증거를 제공한다.