In dieser Dissertation wird eine Suche nach einem angeregten $b$ Quark, $b^*$, durchgeführt. Für diese $b^*$ wird eine anomale Kopplung an Bosonen aus dem Standard Modell vorhergesagt. Diese Kopplung führt zu der Produktion in hochenergetischen Proton-Proton Kollisionen. In der Suche zielen wir auf Ereignisse, bei denen eines der zwei $W$ Bosonen in ein Elektron oder Muon zerfällt und das andere in ein Hadronenpaar. Da es nur ein Neutrino in diesem Prozess gibt, kann das ganze Ereigniss kinematisch rekonstruiert werden. Damit ist es möglich, die Masse des $b^*$ als diskriminierende Variable zu verwenden.
Als Datenquelle dienen die Daten, die der ATLAS Detektor in den Jahren 2015 und 2016 bei Proton-Proton Kollisionen mit einer Schwerpunksenergie von $\sqrt s = \SI{13}{\tera\electronvolt}$ aufgezeichnet hat. Dabei entspricht diese Datenmenge einer integrierten Luminosität von $\L_{int} = \SI{36.1}{\femto\barn^{-1}}$. Da die Analyse auf hochmassige $b^*$ abziehlt, kann man davon ausgehen, dass das Hadronenpaar aus dem $W$ Zerfall in einen Jet mit großen Radius passt.
Es wurde kein signifikanter Überschuss über den Untergrund gefunden. Damit können nur obere Ausschlussgrenzen bezüglich der Wirkungsquerschnitte in dem entsprechenden Zerfallskanal abgeleitet werden. Unter Annahme von einer Kopplungskonstanten von 1, sind Zerfälle von $b^*\to Wt$ bis zu einer Masse $m_{b^*,\mathrm{obs}}= \SI{2.5}{\tera\electronvolt}$ ausgeschlossen, wobei erwartet wurde, dass die Ausschlussmasse bei $m_{b^*,\mathrm{exp}}= \SI{2.4}{\tera\electronvolt}$ liegen würde. / A search for an excited $b$ quark, $b^*$, in events containing a top quark and a $W$ boson is investigated. These $b^*$ are predicted to have some anomalous couplings to Standard Model bosons aiding the production in high energy proton-proton collisions. The search is aiming for events, where one of the two $W$ bosons decays into an electron or muon, while the other decays hadronically. With only one neutrino, the event can be kinematically fully reconstructed. This enables the use of the mass of the $b^*$ as the discriminant variable.
The data source under investigation is the data taken by the ATLAS detector at the LHC accelerator in the years 2015 and 2016 at a center-of-mass energy of $\sqrt s = \SI{13}{\tera\electronvolt}$. The combined dataset corresponds to an integrated luminosity of $\L_{int} = \SI{36.1}{\femto\barn^{-1}}$. The analysis targets high mass excited $b^*$ quarks, where the products of the hadronically decaying $W$ are contained within a large-radius jet.
No significant excess over the expected background is observed and upper limits on the cross-section times branching ratio and coupling limits are derived. Assuming unit coupling, $b^*$ decaying into $Wt$ are excluded up to $m_{b^*,\mathrm{obs}}= \SI{2.5}{\tera\electronvolt}$, with an expected exclusion limit of $m_{b^*,\mathrm{exp}}= \SI{2.4}{\tera\electronvolt}$.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/24063 |
| Date | 04 October 2021 |
| Creators | Sperlich, Dennis |
| Contributors | Lacker, Heiko, Lohse, Thomas, Schmidt, Alexander |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-SA 4.0) Attribution-ShareAlike 4.0 International, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ |
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