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Titel: Search for single vector-like quarks with the CMS detector
Sonstige Titel: Suche nach vektorartigen Quarks mit dem CMS-Detektor
Sprache: Englisch
Autor*in: González Vázquez, Daniel
GND-Schlagwörter: Elementarteilchen; Quark; CERN; LHC; CMS-Detektor; t-Quark; b-Quark; Schweres Quark; Quarkmodell; Bottom-Teilchen; W-Boson
Erscheinungsdatum: 2019
Tag der mündlichen Prüfung: 2019-09-16
Zusammenfassung: 
Eine Suche nach vektorartigen Quarks am CMS-Experiment mit Daten aus Proton-
Proton Kollisionen wird in dieser Arbeit vorgestellt. Die verwendeten Daten, die einer
integrierten Luminosität von 35.9 fb −1 entsprechen, wurden bei einer Schwerpunkts-
energie von 13 TeV aufgenommen. Die Suche fokussiert sich auf vektorartige Quarks
als Signal, die in ein Top Quark und ein W Boson zerfallen und über elektroschwache
Prozesse produziert werden. Die einzeln produzierten Signale enthalten im Endzu-
stand: ein Myon oder Elektron, hadronische Jets und fehlende transversale Energie.
Aus den Messungen im Detektor werden diese Teilchen und die invariante Masse der
vektorartigen Quarks rekonstruiert. Um die Sensitivität der Suche zu steigern, werden
multivariater Algorithmen zur Erkennung von Top Quarks, W Bosonen und Bottom
Quarks auf Jets angewendet, vor allem bei hohem Impuls. Die Messungen in dieser
Suche entsprechen der datengetriebenen Standardmodellvorhersage und kein Anzei-
chen für vektorartige Quarks ist vorhanden. Deshalb werden Ausschlussgrenzen auf
das Produkt des Wirkungsquerschnitts und der Zerfallsrate der vektorartigen Quarks
berechnet. Für den untersuchten Massenbereich der vektorartigen Quarks, zwischen
0.7 und 2 TeV, liegen die Ausschlussgrenzen zwischen 0.3 und 0.3 pb, bei einem Konfi-
denzniveau von 95%. Diese Ausschlussgrenzen sind abhängig von der Quarkkopplung,
dem Quarktyp und der Zerfallsbreite. Die vorgestellte Suche schließt Massen bis zu
1660 GeV mit eine Zerfallsbreite von 30% aus und hat die beste Sensitivität im tW
Kanal für die untersuchten Signale an Hochenergie-Experimenten.

In this thesis, proton-proton data is analysed in search of singly produced vector-like
quarks. An integrated luminosity corresponding to 35.9 fb −1 was recorded with the
CMS experiment in 2016 at the LHC at s = √13 TeV. The search is designed for
vector-like quarks decaying into a W boson and a top quark with a muon or elec-
tron, hadronic jets, and missing transverse momentum in the final state. From the
decay products, the invariant mass of the vector-like quark and the Standard Model
background prediction, determined from control regions in data, are reconstructed.
The event selection is optimised for the reconstructed invariant mass with simulation.
Bottom quarks, boosted top quarks, as well as boosted W bosons reconstructed from
hadronic decays and identified through algorithms, are exploited to increase the sen-
sitivity of the search. No significant deviation from the background expectation of the
Standard Model is observed, and exclusion limits at 95% confidence level are set for
vector-like quark masses between 0.7 and 2 TeV. The exclusion limits on the product
of the branching fraction and cross section range from 0.3 to 0.03 pb depending on the
vector-like quark mass, the coupling, the relative width, and the type. Masses of up
to 1660 GeV are excluded at a 95% confidence level for relative mass widths of 30%.
The results of this analysis represent the most stringent results on single vector-like
production, obtained in the tW channel.
URL: https://ediss.sub.uni-hamburg.de/handle/ediss/6142
URN: urn:nbn:de:gbv:18-102077
Dokumenttyp: Dissertation
Betreuer*in: Haller, Johannes (Prof. Dr.)
Enthalten in den Sammlungen:Elektronische Dissertationen und Habilitationen

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