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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-87210
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2017/8721/


Measurement of differential di-photon plus jet cross sections using the ATLAS detector

Messung differenzieller Wirkungsquerschnitte von Ereignissen mit zwei Photonen und Jets mit dem ATLAS-Detektor

Bessner, Martin Florian

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SWD-Schlagwörter: Photon , Elementarteilchenphysik , LHC , Wirkungsquerschnitt
Freie Schlagwörter (Deutsch): Jet , ATLAS
Freie Schlagwörter (Englisch): photon , jet , cross section , ATLAS , LHC
Basisklassifikation: 33.56
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Schleper, Peter (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 26.06.2017
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 11.09.2017
Kurzfassung auf Englisch: A good understanding of the strong interaction is crucial for every experiment at a hadron collider. Events with photons provide a direct access to study processes of the strong interaction. This thesis presents the measurement of differential cross sections of events with two photons as a function of the number of hadronic jets. Photons are required to be isolated from hadronic activity in the event. Collision data is used corresponding to an integrated luminosity of 20.3/fb at a proton-proton collision energy of √s = 8 TeV collected by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider (LHC) in 2012.
The dominant background contribution comes from hadronic jets which are identified as photons, occurring mainly when a π^0 carries most of the jet energy. Two methods to remove this contribution are presented. A smaller background contribution arising from electrons misidentified as photons is removed as well. The measured event yields are corrected for detector inefficiencies and resolution effects. An unfolding method based on singular value decomposition of the resolution matrix is extended to two-dimensional distributions and applied to the reconstructed distributions. All systematic uncertainties are evaluated, the dominant uncertainties arise from the jet background subtraction and the uncertainty in the jet energy scale.
16 observables are studied to explore the photon and jet kinematics. Double differential cross sections are shown as function of those observables and the number of jets, both inclusively (≥ n jets) and exclusively (= n jets). The results are compared to theoretical predictions from Sherpa, Pythia and GoSam.
Kurzfassung auf Deutsch: Ein gutes Verständnis der starken Wechselwirkung ist entscheidend für jedes Experiment an Hadronen-Speicherringen. Ereignisse mit Photonen bieten einen direkten Zugang, um Prozesse der starken Wechselwirkung zu untersuchen. Diese Arbeit stellt die Messung des differentiellen Wirkungsquerschnitts von Ereignissen mit zwei Photonen in Abhängigkeit der Zahl der hadronischen Teilchenjets vor. Die Photonen müssen isoliert von hadronischer Aktivität im Ereignis sein. Die verwendeten Daten von Proton-Proton-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 8 TeV entsprechen einer integrierten Luminosität von 20,3/fb. Sie wurden 2012 mit dem ATLAS-Detektor am Large Hadron Collider (LHC) gesammelt.
Der wichtigste Untergrundprozess kommt von hadronischen Jets, die als Photonen rekonstruiert werden, insbesondere wenn ein π^0 den größten Teil der Jetenergie erhält. Zwei Methoden, um diesen Beitrag zu entfernen, werden vorgestellt. Ein kleinerer Beitrag zum Untergrund kommt von Elektronen, dieser Beitrag wird ebenfalls subtrahiert. Die gemessenen Ereignisraten werden korrigiert, um Detektor-Ineffizienzen und Auflösungseffekte zu berücksichtigen. Eine Entfal- tungsmethode, “SVD unfolding”, wird auf zweidimensionale Verteilungen erweitert und angewendet. Alle systematischen Unsicherheiten werden bestimmt, die Subtraktion des hadronischen Untergrunds und die Unsicherheit in der Energieskala der Jets sind dominant.
16 Observablen werden untersucht, um die Kinematik der Photonen und Jets im Ereignis zu studieren. Die differentiellen Wirkungsquerschnitte werden als Funktion dieser Observablen und der Zahl der Jets bestimmt, sowohl inklusiv (≥ n Jets) als auch exclusiv (= n Jets). Die Ergebnisse werden mit theoretischen Vorhersagen von Sherpa, Pythia und GoSam verglichen.

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