Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo da dupla difração dura nas condições do CMS para baixa luminosidade (5x1032cm-2s-1). O processo foi simulado com o gerador PHOJET v1.12 [27], juntamente com o código de simulação FAMOS [28], versão 1.4.0, do CMS. Com o fundo (background) dominante temos a superposição de eventos não difrativos e difrativos. Para selecionar os eventos difrativos, usamos o corte na separação entre os jatos, isto é, selecionamos os eventos com grande lacuna (gap) de rapidez. Além disso, usamos o método de procura de eventos com lacuna de rapidez usando os calorímetros. Para uma luminosidade integrada de 1fb-1, obtém-se da ordem de 1010 eventos para o fundo, e de 108 eventos de sinal difrativo. / The subject of this dissertation is to study the hard double diffraction for CMS low luminosity running (5x 1032 cm-2s-1). The process was simulated with the generator PHOJET v1.12 [27], to get her with the fast CMS simulation code FAMOS [28], version1.4.0. The dominant background is the overlap of diffractive and non-diffractive events. We use the jet pseudo rapidity separation to tag the diffractive events. Otherwise, we use the calorimeters to tag the events with gap. For an integrated luminosity of 1fb-1 we obtain a number of events of 1010 for the background, while108 for the diffractive signal.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo sobre o espalhamento W+W+ e W−W− para os primeiros anos de tomada de dados do experimento CMS do LHC, no CERN. O processo de espalhamento de bósons vetoriais, dentre os quais se inclui o espalhamento WW, é um processo chave para elucidação do mecanismo de quebra de simetria eletrofraca. Previsões teóricas mostram que as características cinemáticas do espalhamento de bósons vetoriais na escala T e V de energia devem depender significativamente do mecanismo que quebra a simetria eletrofraca. Este processo será analisado com dois objetivos principais: estudar a viabilidade de medi-lo em altas energias no CMS, e mostrar a sua sensibilidade ao mecanismo da quebra de simetria eletrofraca. Esta sensibilidade será mostrada através da análise de duas amostras de eventos correspondentes a dois cenários distintos: o modelo padrão com a presença de um bóson de Higgs de massa 500 GeV e o modelo padrão sem a presença do bóson de Higgs. Estas amostras foram geradas com o gerador de eventos PHASE, cuja principal importância para o estudo do espalhamento de bósons vetoriais em altas energias e a sua capacidade de calcular o elemento de matriz completo em ordem dominante O(α6). Para se analisar a viabilidade de se medir o espalhamento WW no CMS, foi feita uma simulação do detector utilizando as amostras dos processos de sinal e dos principais processos de fundo através do pacote de simulação rápida do CMS, o FAMOS. Os processos de fundo, WW+N jatos, WZ+N jatos, ZZ+N jatos, W+N jatos e tt+N jatos, foram estudados e suprimidos através de seleções de regiões cinemáticas. A análise dos dados mostra que a observação do espalhamento WW na fase inicial do LHC será muito difícil, sendo necessária uma luminosidade maior, além de aprimoramento da análise. / This work presents a study of W+W+ and W−W− scattering for the first years of the CMS experiment data-taking at LHC, CERN. Vector boson scattering, including WW, is a key processes for probing electroweak symmetry breaking. Theoretical predictions show that kinematics characteristics of vector boson scattering at T e V scale must strongly depend on the electroweak symmetry breaking mechanism. This process is analyzed with two main objectives: viability study of performing this measurement at CMS and show its dependence on the electroweak symmetry breaking mechanism. This dependence is shown through an analysis with two event samples corresponding to two distinct scenarios: the standard model with the presence of a 500 GeV massive Higgs boson and the standard model without presence of a Higgs boson. These samples were generated by the Monte-Carlo generator PHASE, whose main importance for vector boson scattering at high energies is its characteristic of calculating the complete matrix elements in leading order O(α6). To analyze the viability of measuring the WW scattering at CMS, the simulated signal and background events were submitted to the CMS fast detector simulation, FAMOS. Background processes, WW+N jets, WZ+N jets, ZZ+N jets, W+N jets and tt+N jets, were studied and suppressed through kinematics region selection. Data analysis shows that the measurement of WW scattering in early stages of LHC will be very difficult, being necessary a larger luminosity, besides improvements on the analysis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho refere-se ao estudo sobre a razão da produção difrativa e total de B+ decaindo em J=y +K+, no ambiente do experimento CMS do colisor de prótons LHC do CERN, contribuindo assim com a compreensão geral do Modelo Padrão (SM) como a teoria das interações fundamentais entre as partículas elementares. Inicialmente, é apresentada uma análise com o intuito de selecionar os eventos que possuem um méson B+, uma vez que o canal de decaimento mencionado: poderá ser a primeira medida da produção exclusiva do méson B à escala de energia do LHC; é um dos principais canais de fundo para outras análises; e possibilita a utilização de um canal limpo para a calibração do CMS. Em seguida, é apresentada a forma de se identificar eventos difrativos no CMS, utilizando a baixa multiplicidade de torres ativas nos calorímetros CASTOR e HF. Esse estudo foi baseado em simulações computacionais, as quais reproduziram as condições físicas esperadas para o CMS/LHC, à energia de centro de massa de 10 TeV. Utilizou-se na geração de eventos o Monte Carlo POMWIG para as amostras difrativas e o PYTHIA para as demais. / This work concerns the study of the diffractive production ratio of the B+ meson decaying into J=y + K+, in the CMS/LHC environment, thus contributing to an general understanding of the Standard Model (SM) as the theory of fundamental interactions between elementary particles. To begin with, an analysis is done in order to select the events that have B+, as the study of the mentioned channel could provide the first measurement of the exclusive production of B mesons at the energy scale of the LHC. Also, it is an important channel both for further analysis and to make CMS calibrations. Furthermore, we show how to identify diffractive events in CMS, using low multiplicity of active cells in the forward calorimeters, HF and CASTOR. This study was based on computer simulations, which reproduce the Physics conditions expected for CMS at 10 TeV. The POMWIG generator was used to produce the diffractive samples and the others were done with PYTHIA.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho estudamos as características das distribuições da lacuna de rapidez em amostras de eventos de minimum bias de colisões pp a ps=7 TeV no CMS/LHC. Tais eventos são constituídos por processos difrativos, além de processos de QCD mole. São investigados o tamanho e a localização das lacunas, assim como as correlações entre as distribuições obtidas a partir dos objetos reconstruídos no detector e as distribuições obtidas a partir das partículas geradas via simulação Monte Carlo. Uma boa compreensão dessas distribuições pode, eventualmente, possibilitar a caracterização de eventos difrativos nos dados. / Rapidity gap distributions in minimum bias events from pp collisions at ps = 7TeV are studied. Minimum bias events are composed by diffractive processes and soft QCD processes. Gap size and position, as well as correlations between reconstructed distributions and Monte Carlo simulated distributions are investigated. A good understanding of such distributions may, eventually, make it possible characterize diffractive events in real data.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo da dupla difração dura nas condições do CMS para baixa luminosidade (5x1032cm-2s-1). O processo foi simulado com o gerador PHOJET v1.12 [27], juntamente com o código de simulação FAMOS [28], versão 1.4.0, do CMS. Com o fundo (background) dominante temos a superposição de eventos não difrativos e difrativos. Para selecionar os eventos difrativos, usamos o corte na separação entre os jatos, isto é, selecionamos os eventos com grande lacuna (gap) de rapidez. Além disso, usamos o método de procura de eventos com lacuna de rapidez usando os calorímetros. Para uma luminosidade integrada de 1fb-1, obtém-se da ordem de 1010 eventos para o fundo, e de 108 eventos de sinal difrativo. / The subject of this dissertation is to study the hard double diffraction for CMS low luminosity running (5x 1032 cm-2s-1). The process was simulated with the generator PHOJET v1.12 [27], to get her with the fast CMS simulation code FAMOS [28], version1.4.0. The dominant background is the overlap of diffractive and non-diffractive events. We use the jet pseudo rapidity separation to tag the diffractive events. Otherwise, we use the calorimeters to tag the events with gap. For an integrated luminosity of 1fb-1 we obtain a number of events of 1010 for the background, while108 for the diffractive signal.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo sobre o espalhamento W+W+ e W−W− para os primeiros anos de tomada de dados do experimento CMS do LHC, no CERN. O processo de espalhamento de bósons vetoriais, dentre os quais se inclui o espalhamento WW, é um processo chave para elucidação do mecanismo de quebra de simetria eletrofraca. Previsões teóricas mostram que as características cinemáticas do espalhamento de bósons vetoriais na escala T e V de energia devem depender significativamente do mecanismo que quebra a simetria eletrofraca. Este processo será analisado com dois objetivos principais: estudar a viabilidade de medi-lo em altas energias no CMS, e mostrar a sua sensibilidade ao mecanismo da quebra de simetria eletrofraca. Esta sensibilidade será mostrada através da análise de duas amostras de eventos correspondentes a dois cenários distintos: o modelo padrão com a presença de um bóson de Higgs de massa 500 GeV e o modelo padrão sem a presença do bóson de Higgs. Estas amostras foram geradas com o gerador de eventos PHASE, cuja principal importância para o estudo do espalhamento de bósons vetoriais em altas energias e a sua capacidade de calcular o elemento de matriz completo em ordem dominante O(α6). Para se analisar a viabilidade de se medir o espalhamento WW no CMS, foi feita uma simulação do detector utilizando as amostras dos processos de sinal e dos principais processos de fundo através do pacote de simulação rápida do CMS, o FAMOS. Os processos de fundo, WW+N jatos, WZ+N jatos, ZZ+N jatos, W+N jatos e tt+N jatos, foram estudados e suprimidos através de seleções de regiões cinemáticas. A análise dos dados mostra que a observação do espalhamento WW na fase inicial do LHC será muito difícil, sendo necessária uma luminosidade maior, além de aprimoramento da análise. / This work presents a study of W+W+ and W−W− scattering for the first years of the CMS experiment data-taking at LHC, CERN. Vector boson scattering, including WW, is a key processes for probing electroweak symmetry breaking. Theoretical predictions show that kinematics characteristics of vector boson scattering at T e V scale must strongly depend on the electroweak symmetry breaking mechanism. This process is analyzed with two main objectives: viability study of performing this measurement at CMS and show its dependence on the electroweak symmetry breaking mechanism. This dependence is shown through an analysis with two event samples corresponding to two distinct scenarios: the standard model with the presence of a 500 GeV massive Higgs boson and the standard model without presence of a Higgs boson. These samples were generated by the Monte-Carlo generator PHASE, whose main importance for vector boson scattering at high energies is its characteristic of calculating the complete matrix elements in leading order O(α6). To analyze the viability of measuring the WW scattering at CMS, the simulated signal and background events were submitted to the CMS fast detector simulation, FAMOS. Background processes, WW+N jets, WZ+N jets, ZZ+N jets, W+N jets and tt+N jets, were studied and suppressed through kinematics region selection. Data analysis shows that the measurement of WW scattering in early stages of LHC will be very difficult, being necessary a larger luminosity, besides improvements on the analysis.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho refere-se ao estudo sobre a razão da produção difrativa e total de B+ decaindo em J=y +K+, no ambiente do experimento CMS do colisor de prótons LHC do CERN, contribuindo assim com a compreensão geral do Modelo Padrão (SM) como a teoria das interações fundamentais entre as partículas elementares. Inicialmente, é apresentada uma análise com o intuito de selecionar os eventos que possuem um méson B+, uma vez que o canal de decaimento mencionado: poderá ser a primeira medida da produção exclusiva do méson B à escala de energia do LHC; é um dos principais canais de fundo para outras análises; e possibilita a utilização de um canal limpo para a calibração do CMS. Em seguida, é apresentada a forma de se identificar eventos difrativos no CMS, utilizando a baixa multiplicidade de torres ativas nos calorímetros CASTOR e HF. Esse estudo foi baseado em simulações computacionais, as quais reproduziram as condições físicas esperadas para o CMS/LHC, à energia de centro de massa de 10 TeV. Utilizou-se na geração de eventos o Monte Carlo POMWIG para as amostras difrativas e o PYTHIA para as demais. / This work concerns the study of the diffractive production ratio of the B+ meson decaying into J=y + K+, in the CMS/LHC environment, thus contributing to an general understanding of the Standard Model (SM) as the theory of fundamental interactions between elementary particles. To begin with, an analysis is done in order to select the events that have B+, as the study of the mentioned channel could provide the first measurement of the exclusive production of B mesons at the energy scale of the LHC. Also, it is an important channel both for further analysis and to make CMS calibrations. Furthermore, we show how to identify diffractive events in CMS, using low multiplicity of active cells in the forward calorimeters, HF and CASTOR. This study was based on computer simulations, which reproduce the Physics conditions expected for CMS at 10 TeV. The POMWIG generator was used to produce the diffractive samples and the others were done with PYTHIA.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho estudamos as características das distribuições da lacuna de rapidez em amostras de eventos de minimum bias de colisões pp a ps=7 TeV no CMS/LHC. Tais eventos são constituídos por processos difrativos, além de processos de QCD mole. São investigados o tamanho e a localização das lacunas, assim como as correlações entre as distribuições obtidas a partir dos objetos reconstruídos no detector e as distribuições obtidas a partir das partículas geradas via simulação Monte Carlo. Uma boa compreensão dessas distribuições pode, eventualmente, possibilitar a caracterização de eventos difrativos nos dados. / Rapidity gap distributions in minimum bias events from pp collisions at ps = 7TeV are studied. Minimum bias events are composed by diffractive processes and soft QCD processes. Gap size and position, as well as correlations between reconstructed distributions and Monte Carlo simulated distributions are investigated. A good understanding of such distributions may, eventually, make it possible characterize diffractive events in real data.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Compact Muon Solenoid (CMS) é um dos principais detectores instalados no LHC que possibilita o estudo de diferentes aspectos da Física, indo do Modelo Padrão à matéria escura. Esse detector de propósito geral, foi construído para ser capaz de medir múons com uma grande precisão e todos os seus subdetectores foram construídos com uma alta granularidade, tornando possível identificar e caracterizar as propriedades cinemáticas das partículas finais da colisão. O algoritmo de reconstrução de eventos inclui a identificação de jatos, ou seja, é possível identificar a assinatura da produção de pártons na colisão e a medida de seções de choque da produção de muitos jatos é um dos métodos para se explorar as contribuições da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics - QCD) perturbativa, permitindo avaliar as previsões implementadas nas simulações de eventos. Tendo em vista a caracterização de processos relacionados com a QCD em colisões de próton-próton a uma energia do centro de massa de 7 TeV, é apresentada a medida da seção de choque da produção inclusiva de multijatos no CMS. Para realizar essa medida foram utilizados dados reais coletados em 2010, onde não se apresentava muitas colisões por cruzamento de pacote, com uma luminosidade integrada de L = 2,869 pb-1 e utilizando jatos que estão em quase todo o espaço de fase acessível em pseudorapidez |n|&#8804; 4,8 e momentum transverso pT &#8805; 30 GeV/ c2. Desse resultado foram removidos os efeitos de detecção comparado com predições simuladas. / CMS is one of the main detectors installed in the LHC that is able to study different physical aspects, from the Standard Model to dark matter search. This general purpose detector was constructed to measure muon properties with high precision and all subdetectors were built with high granularity making possible to identify and characterize the kinematic properties of all final stable particles. The event reconstruction algorithm includes the jet identification, in other words, it is possible to identify the signature of parton production in the collision. The measurement of the cross sections of multijet production is one of the methods to explore perturbative QCD contributions, allowing the evaluation of the predictions implemented in the event simulation. Focusing on the characterization of the QCD related process in proton-proton collision at &#8730;s = 7 TeV , the measurement of the inclusive multijet production in CMS is presented. The measurement is done using real data with low pileup events collected in 2010 with integrated luminosity of L = 2,869 pb-1 and using jets in almost all pseudo-rapidity accessible range |n| < 4,8 and low transverse momentum pT > 30 GeV/c2. The detector effects in the measurement was removed, called unfolding procedure, and compared with Monte Carlo predictions.

La première partie de cette thèse porte sur l'amélioration de l'algorithme de l'étape d'initiation de reconstruction des traces de hadrons et de muons au sein du trajectographe au silicium de l'expérience CMS. Les différentes étapes de mise au point et de tests, qui ont permis d'aboutir à la qualification de ce nouvel algorithme en tant que méthode standard d'initiation de la reconstruction des traces, sont présentées dans ce document.La deuxième partie concerne la mise en place d'une méthode alternative de mesure de la section efficace de production des paires top-antitop dans l'expérience CMS lors du démarrage du LHC. Cette analyse est effectuée à partir du canal de désintégration semi-muonique avec au moins un muon supplémentaire provenant d'un des quarks bottom et a été réalisée en simulation complète démontrant ainsi la possibilité d'une “redécouverte” possible du quark top avec 5 pb-1. Les 2.4 pb-1 de données réelles obtenues à la fin du mois d'Août m'ont permis d'observer les premières paires top-antitop et d'effectuer une première mesure de section efficace : 171±77(stat.) ±27(syst.) pb / The first part of this thesis is about the improve made to the seeding algorithm of track reconstruction for the hadrons and the muons in the silicon tracker of the CMS experiment. The different stages from the creation to the tests, which allowed us to qualify this new algorithm as the standard seeding for tracks reconstruction, are presented in this document. The second part is dedicated to the creation of an alternative method to measure the cross-section of the top-antitop pairs production in the CMS experiment at the LHC launch. This analysis has been made using the channel of the semi-muonic decay with at least one another muon coming from a bottom quark and has been studied on full simulation showing the feasibility to “re-discover” the top quark with 5 pb-1. The 2.4 pb-1 of data collected by the end of august have allowed me to observe the first top-antitop pairs and to make the first cross-section measurement: 171±77(stat.) ±27(syst.) pb.