[论文解读] 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 1

一句话总结

本论文利用大型强子对撞机ATLAS探测器在√s = 7 TeV质子-质子碰撞中获得的4.7–5 fb⁻¹数据，对二玻色子产生截面进行了精确测量。结果外推至完整相空间并与标准模型预测比较，用于对异常三重规范耦合施加严格约束，未观察到显著偏离。

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.

研究动机与目标

• 利用2011年LHC的完整数据集，测量所有W、Z与孤立光子组合的二玻色子产生截面。
• 通过截面和运动学分布的偏离，探测异常三重规范耦合（TGCs），以检验标准模型。
• 为希格斯玻色子搜寻（特别是WW和ZZ衰变道）提供精确的背景估计。
• 利用高统计量数据约束超出标准模型预期的TGCs，以提高新物理的探测灵敏度。

提出的方法

• 利用大型强子对撞机ATLAS探测器，其包括内层跟踪系统、电磁和强子量能器以及μ子系统。
• 基于轻子和光子的运动学特性应用事件选择标准，包括横动量（pT > 15 GeV）、隔离性以及空间角度分离（∆R > 0.7）。
• 实施喷流拒收和缺失横动量（EmissT）要求，以抑制QCD和顶夸克背景。
• 使用理论接受度修正，将束缘截面外推至总相空间。
• 对运动学分布（如领先轻子pT）进行统计拟合，以推导异常TGCs的限制。
• 结合多个末态的结果：Wγ、Zγ、WW、WZ和ZZ（ℓℓℓℓ和ℓℓνν）以获得稳健约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 测量的二玻色子产生截面在不确定度范围内是否与标准模型预测一致？

主要发现

• WW产生在完整相空间的测量截面为53.4 ± 2.1（统计）± 4.5（系统）± 2.1（亮度）pb⁻¹，与标准模型预测一致。
• 对于ZZ → ℓℓℓℓ，总截面测量值为7.2 ± 1.1（统计）−0.9/+1.3（系统）± 0.3（亮度）pb⁻¹（在5 fb⁻¹时），与SM一致。
• 在运动学分布中未观察到与标准模型的显著偏离，例如WW事例中领先轻子pT谱。
• 在95%置信水平下设定了异常TGCs的限制：|∆κZ| < 0.15，|λZ| < 0.2，|∆g₁Z| < 0.15（Λ = 1 TeV），优于以往约束。
• ZZ → ℓℓνν末态的截面为5.4 ± 1.3（统计）−1.2/+1.4（系统）± 0.2（亮度）pb⁻¹，与SM预期一致。
• 结合Wγ、Zγ、WZ和ZZ通道的结果，利用2011年LHC数据，对异常TGCs设定了迄今最严格的约束。