Rare phenomena and W production in electron proton scattering at HERA

Frising, Gilles; Berger, Christoph

doi:25339

Rare phenomena and W production in electron proton scattering at HERA

Frising, Gilles

2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Gilles Frising

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2003

UmfangII, 128 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Berger, Christoph (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-12-15

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-7327
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59239/files/Frising_Gilles.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
HERA <Teilchenbeschleuniger> (Genormte SW) ; H1 <Teilchendedektor> (Genormte SW) ; Elektron-Proton-Streuung (Genormte SW) ; Seltenes Ereignis (Genormte SW) ; W-Boson (Genormte SW) ; Physik (frei) ; High-Energy Physics (frei) ; Particle Physics (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Eine allgemeine und Modell-unabhängige Suche nach Abweichungen von der Vorhersage des Standard-Modells wird in ep-Kollisionen bei HERA durchgeführt. Die analysierten H1-Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 115 1/pb. Alle experimentell messbaren Ereignistopologien mit Elektronen, Photonen, Myonen, Neutrinos und Jets mit hohen Transversalimpulsen werden untersucht. Die Ereignisse werden ihrem Endzustand entsprechend in exklusive Klassen eingeteilt. Ein neuer Algorithmus wird verwendet, um nach Regionen mit Abweichungen vom Standard-Modell in den Verteilungen der invarianten Masse und Summe der Transversalimpulse zu suchen und die Signifikanz der beobachteten Abweichungen zu quantifizieren. Ein gute Übereinstimmung mit der Vorhersage des Standard-Modells liegt in den meisten Ereignisklassen vor. Die größte Abweichung wird in Topologien mit einem isolierten Myon, fehlendem Transversalimpuls und einem Jet gefunden. Etwa 2% von hypothetischen Monte-Carlo-Experimenten würden signifikantere Abweichungen hervorrufen, als die, die in der entsprechenden Verteilung der Summe der Transversalimpulse beobachtet wird. Innerhalb des Standard-Modells werden Ereignisse mit einem isolierten Myon, oder allgemeiner, einem geladenem Lepton, und fehlendem Transversalimpuls überwiegend der Produktion von W-Bosonen mit anschließendem leptonischen Zerfall zugeschrieben. Die H1- und ZEUS-Kollaborationen haben bereits nach solchen Ereignissen gesucht und haben, in Übereinstimmung mit der allgemeinen Suche, einen Überschuss von Ereignissen mit einem hohen Transversalimpuls des hadronischen Systems gefunden. Zusätzlich wird eine Suche nach W-Bosonen im dominanten hadronischen Zerfallskanal durchgeführt. Der Phasenraum wird optimiert, um die Akzeptanz für W-Ereignisse zu maximieren und andere Beiträge des Standard-Modells zu reduzieren. Die Daten werden mit den Vorhersagen der Quantenchromodynamik als Funktion des Transversalimpulses des hadronischen Systems abzüglich der Jets des W-Kandidaten verglichen, und es wird diesbezüglich eine gute Übereinstimmung gefunden.

A general and model-independent search for deviations from the Standard Model prediction is performed in ep collisions at HERA using H1 data corresponding to an integrated luminosity of 115 1/pb. All experimentally measurable event topologies involving electrons, photons, muons, neutrinos and jets with high transverse momenta are investigated. Events are classified into exclusive event classes according to their final state. A new algorithm is used to look for regions with deviations from the Standard Model in the invariant mass and sum of transverse momenta distributions and to quantify the significance of the observed deviations. A good agreement with the Standard Model prediction is found in most of the event classes. The largest deviation occurs in topologies with an isolated muon, missing transverse momentum and a jet. About 2% of hypothetical Monte Carlo experiments would produce deviations more significant than the one observed in the corresponding sum of transverse momenta distribution. Within the Standard Model events with an isolated muon, or, more general, a charged lepton, and missing transverse momentum are expected to be mainly due to W boson production with subsequent leptonic decay. The H1 and ZEUS collaborations have already searched for such events and found, in accordance with the general search, an excess of events with high transverse momentum of the hadronic system. Complementary, a search for W bosons in the dominant hadronic decay channel is performed. The phase space is optimised to maximise the acceptance for W events and reduce other Standard Model contributions. The data are compared to the predictions of quantum chromodynamics as a function of the transverse momentum of the hadronic system after excluding the W candidate jets and found to be in good agreement in this regard.

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