Measurement of inclusive and differential cross sections for single top quark production in association with a W boson in proton proton collisions at ?s = 13 TeV

• Autores: Víctor Rodríguez Bouza
• Directores de la Tesis: Barbara Álvarez González (dir. tes.), Isidro González Caballero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2023
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Medida de la sección eficaz inclusiva y diferencial de la producción de quarks topen asociación con un bosón W en colisiones protón-protón a √s = 13 TeV
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Cuevas Maestro (presid.), José Enrique Palencia Cortezón (secret.), Arán García-Bellido Álvarez de MIranda (voc.), María Moreno Llácer (voc.), Inmaculada Riu Dachs (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Materiales por la Universidad de Oviedo
• Materias:
  • Física
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: RUO
• Resumen
  • español

    El objetivo principal de esta tesis es el estudio de la producción conjunta de un quark top y un bosón W (proceso tW) usando los datos recogidos por el experimento CMS durante el Run-2 del LHC en colisiones protón-protón a una energía en el centro de masas de √s = 13 TeV y correspondientes a una luminosidad total integrada de 138 fb-1.

    Se ha determinado la sección eficaz inclusiva de este proceso, obteniendo un valor de 79.2 ± 0.9 (estad.) -8.0 +7.7(sist.) ± 1.2 (lumi.) pb. Se trata de medida más precisa hasta este momento del proceso tW con una incertidumbre total de solo el 10%. Esta sección eficaz experimental es compatible con las predicciones del modelo estándar (SM) a aNNLO+NNLL en QCD, y también con las estimaciones recientes a aN3LO+NNLL, también en QCD. Las secciones eficaces diferenciales normalizadas a nivel de partícula para este proceso fueron estimadas como una función de varios observables físicos de los objetos del estado final. Se han comparado los resultados con distintas simulaciones a NLO en QCD, articuladas con dos generadores de cascada de partones diferentes.

    Existe un acuerdo global con las predicciones del SM. Sin embargo, hay algunas discrepancias que han sido observadas también en otros procesos de producción de quarks top. Las pequeñas diferencias entre las predicciones apuntan a un reducido efecto de la interferencia con tt̅ en la región fiducial escogida.

    La actualización de fase 2 del detector CMS está motivada por los grandes retos que imponen las duras condiciones previstas cuando empiece a funcionar el LHC de Alta Luminosidad (HL-LHC). En este trabajo se describen los trabajos realizados para caracterizar el envejecimiento esperado en las cámaras de muones, así como el estudio de un nuevo algoritmo de trigger que aproveche la nueva electrónica que se instalará.

  • English

    The main objective of this thesis is the study of the production of a top quark in association with a W boson (tW proccess) using proton-proton collision data collected by the CMS experiment at the LHC during Run 2 at a centre-of-mass energy of √s = 13 TeV and corresponding to a total integrated luminosity of 138 fb-1.

    The inclusive cross section of this process was measured obtaining a value of 79.2 ± 0.9 (stat.) -8.0 +7.7(syst.) ± 1.2 (lumi.) pb. The total 10% uncertainty achieved provides the best precision so far for this process. This experimental cross section is compatible with the standard model (SM) predictions at aNNLO+NNLL in QCD, and with the recent estimations at aN3LO+NNLL, also in QCD. The normalised differential cross section at particle-level for this process was estimated as a function of several physical observables of the final-state objects. The results are confronted with different simulations at NLO in QCD interfaced with two different parton shower generators. There is an overall agreement with the SM expectations. There are, however, some discrepancies that have been also observed in other top quark production modes. The small differences between the predictions point to small effects due to the interference with tt̅ in the fiducial region chosen.

    The future Phase-2 upgrade of the CMS detector is driven by the important challenges imposed by the harsher condition expected at the High Luminosity LHC (HL-LHC). A description of the efforts carried out to characterize the ageing of the muon detectors and to study a new trigger algorithm that takes advantage of the new electronics that will be installed is included.