[论文解读] 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 5

一句话总结

本文结合了大型强子对撞机（LHC）在7 TeV和8 TeV质子-质子碰撞数据下ATLAS与CMS实验对顶夸克对电荷不对称性的包容性和微分测量结果。联合结果为 $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC7}} = 0.005 \pm 0.007~(\text{统计}) \pm 0.006~(\text{系统})$ 和 $A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC8}} = 0.0055 \pm 0.0023~(\text{统计}) \pm 0.0025~(\text{系统})$，与标准模型预测一致。

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.

研究动机与目标

• 通过整合ATLAS和CMS实验的数据，提高顶夸克对电荷不对称性测量的精度。
• 评估包容性和微分电荷不对称性测量结果与标准模型预测的一致性。
• 通过7 TeV和8 TeV LHC数据的联合分析，减小统计和系统误差。
• 为量子色动力学提供稳健检验，并探索顶夸克对产生过程中可能存在的新物理。

提出的方法

• 利用7 TeV和8 TeV下分别5 fb⁻¹和20 fb⁻¹的积分亮度，结合ATLAS与CMS的包容性和微分电荷不对称性测量结果。
• 采用统计组合方法，在考虑相关和不相关不确定度的前提下合并结果。
• 使用轻子+喷注末态识别顶夸克对事件并提取电荷不对称性。
• 在8 TeV下对$A_{\mathrm{C}}$进行微分测量，作为$t\overline{t}$不变质量的函数。
• 以标准模型预测作为比较参考。
• 通过一致性检验和不确定度传播验证组合结果的有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 7 TeV下的包容性顶夸克对电荷不对称性是否与标准模型预测一致？
• RQ2 8 TeV下的包容性电荷不对称性是否与标准模型预期一致？
• RQ3 在8 TeV下，微分电荷不对称性如何随$t\overline{t}$不变质量变化？
• RQ4 ATLAS与CMS的联合测量是否相比单个实验降低了不确定度？
• RQ5 7 TeV和8 TeV下$A_{\mathrm{C}}$的联合精度是多少，与理论预测相比如何？

主要发现

• 7 TeV下的联合包容性电荷不对称性为$A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC7}} = 0.005 \pm 0.007~(\text{统计}) \pm 0.006~(\text{系统})$，与标准模型一致。
• 8 TeV下的联合包容性电荷不对称性为$A_{\mathrm{C}}^{\mathrm{LHC8}} = 0.0055 \pm 0.0023~(\text{统计}) \pm 0.0025~(\text{系统})$，与标准模型预测相符。
• 在8 TeV下，作为$t\overline{t}$不变质量函数的微分$A_{\mathrm{C}}$测量结果未显示与标准模型的显著偏离。
• 与单个实验结果相比，联合分析显著降低了整体不确定度，提升了测量精度。
• 在7 TeV和8 TeV的联合电荷不对称性测量中，未发现新物理的证据。
• 结果支持标准模型在描述顶夸克对产生动力学方面的有效性。