[論文レビュー] 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)|Sep 15, 2017

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 59被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、LHCにおける7 TeVおよび8 TeVの陽子-陽子衝突データを用いて、ATLASおよびCMSのトップクォーク対の電荷非対称性測定を統合している。統合結果は、$A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC7}} = 0.005 \pm 0.007~(\text{stat}) \pm 0.006~(\text{syst})$ および $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC8}} = 0.0055 \pm 0.0023~(\text{stat}) \pm 0.0025~(\text{syst})$ であり、標準模型の予測と整合している。

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.

研究の動機と目的

• ATLASおよびCMS実験のデータを統合することで、トップクォーク対の電荷非対称性測定の精度を向上させること。
• 包括的および微分的電荷非対称性測定が標準模型の予測と整合しているかを評価すること。
• 7 TeVおよび8 TeVのLHCデータを統合した分析により、統計的および系統的不確実性を低減すること。
• 量子色力学およびトップクォーク対生成における新しい物理の強力なテストを提供すること。

提案手法

• 7 TeVおよび8 TeVでそれぞれ5 fb⁻¹および20 fb⁻¹の統合光度を用いて、ATLASおよびCMSの包括的および微分的電荷非対称性測定を統合する。
• 相関および非相関不確実性を考慮した統計的結合手法を適用して結果を統合する。
• レプトン＋ジェット最終状態を用いてトップクォーク対イベントを特定し、電荷非対称性を抽出する。
• 8 TeVでの$\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$インヴァリアント質量関数としての微分的測定を実施する。
• 比較の基準として標準模型の予測を用いる。
• 一貫性の確認および不確実性の伝播を用いて結合の妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 7 TeVにおける包括的トップクォーク対電荷非対称性は、標準模型の予測と整合しているか？
• RQ2 8 TeVにおける包括的電荷非対称性は、標準模型の期待と整合しているか？
• RQ3 8 TeVにおける微分的電荷非対称性は、$\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$インヴァリアント質量とともにどのように変化するか？
• RQ4 統合されたATLASおよびCMS測定は、個々の実験の結果と比較して不確実性を低減しているか？
• RQ5 7 TeVおよび8 TeVにおける$A_{\mathrm{C}}$の統合された精度は何か？ また、理論と比較するとどうなるか？

主な発見

• 7 TeVにおける統合された包括的電荷非対称性は $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC7}} = 0.005 \pm 0.007~(\text{stat}) \pm 0.006~(\text{syst})$ であり、標準模型と整合している。
• 8 TeVにおける統合された包括的電荷非対称性は $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC8}} = 0.0055 \pm 0.0023~(\text{stat}) \pm 0.0025~(\text{syst})$ であり、標準模型の予測と一致している。
• 8 TeVにおける$\mathrm{t}\overline{\mathrm{t}}$インヴァリアント質量関数としての微分的$A_{\mathrm{C}}$測定は、標準模型から顕著なずれを示さない。
• 個々の実験の結果と比較して、統合により全体的な不確実性が低減され、精度が向上した。
• 7 TeVおよび8 TeVにおける統合された電荷非対称性測定では、新しい物理の証拠は観測されなかった。
• 結果は、トップクォーク対生成のダイナミクスを記述する標準模型の妥当性を支持している。