h1

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000686834 1001_ $$0P:(DE-82)IDM00114$$aVerlage, Tobias Anton$$b0$$urwth
000686834 245__ $$aMeasurement of the $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$ and $\mathrm{t\bar{t}jj}$ production rate and the $\mathrm{t\bar{t}H}$ contribution in the lepton+jets final state at $\sqrt{s}$ = 8 TeV with the CMS detector$$cvorgelegt von Master of Science Tobias Verlage$$honline
000686834 246_3 $$aMessung der ttbb und ttjj Produktionsrate sowie den ttH Beitrag im Endzustand mit einem Lepton und Jets bei √s = 8 TeV mit dem CMS Detektor$$yGerman
000686834 260__ $$aAachen$$c2017
000686834 300__ $$a1 Online-Ressource (xi, 223 Seiten) : Illustrationen, Diagramme
000686834 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation
000686834 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION
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000686834 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd
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000686834 500__ $$aVeröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University
000686834 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2017$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2017$$gFak01$$o2017-03-03
000686834 5203_ $$aIm Rahmen dieser Arbeit wird die Messung der assoziierten Produktion eines Top-Quark-Paares mit mindestens zwei zusätzlichen Jets präsentiert. Die Analyse nutzt dabei den semi-leptonischen Zerfall des Top-Quark-Paares mit einem Lepton und Jets im Endzustand. Die Produktionsrate des Top-Quark-Paares mit mindestens zwei zusätzlichen Jets, unabhängig vom Flavour ($\mathrm{t\bar{t}jj}$) bzw. mit b-Jets ($\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$) werden gemessen. Der Datensatz des CMS-Experiments aus dem Jahr 2012 mit einer Schwerpunktsenergie von $\sqrt{s}=8$ TeV wird hierzu ausgewertet. Die genutzten Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von $19.6\,\mathrm{fb^{-1}}$. Die Analyse ist in Kategorien in Abhängigkeit der Jet-Multiplizität unterteilt, in denen Jets aus dem Zerfall des Top-Quark-Paares mittels eines kinematischen Fites und eines multivariaten Verfahrens identifiziert werden. Bei Letzterem werden Simulationen für das Training verwendet. Die Produktionsraten der Prozesse $\mathrm{t\bar{t}jj}$ und $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$ werden anschließend durch einen simultanen Fit extrahiert. Hierbei werden Templates der simulierten Prozesse genutzt, bei denen der Jet-Flavour auf Generatorlevel durch das jeweils energiereichste Quark innerhalb des Jets definiert ist. Zwei unterschiedliche Schwellen der Jet-Transversalimpulse werden bei der Durchführung der Messungen betrachtet: $p_T^{jet}>$ 30 GeV und $p_T^{jet}>$ 50 GeV. Dies ermöglicht sowohl die Untersuchung von weichen und harten QCD-Effekten als auch einen Vergleich mit theoretischen Vorhersagen und experimentellen Resultaten im dileptonischen Endzustand. Der Phasenraum der Jets, zusätzlich zu denen des Top-Quark-Paar Zerfalls, ist auf Generatorlevel definiert als: $p_T^{gen\,jet}>$ 40 GeV, $|\eta_{aj}^{gen\,jet}|<2.5$, $\Delta R_{ajaj}^{gen\,jet}\equiv \sqrt{(\Delta \eta)^2+(\Delta \phi)^2}>0.5$. Die um 10 GeV höhere $p_T^{jet}$-Schwelle auf Rekonstruktions- als auf Generatorlevel stellt sicher, dass sich alle rekonstruierten Jets innerhalb des Phasenraumes befinden. Die gemessenen Wirkungsquerschnitte sind:\begin{align*}\sigma(\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}) &=271 \pm 103(stat.)\pm 32(syst.)\pm 7(lumi.)\,\mathrm{fb} \\\sigma(\mathrm{t\bar{t}jj}) &=23.1 \pm 2.3(stat.)\pm 2.9(syst.)\pm 0.6(lumi.)\,\mathrm{pb}\,.\end{align*} Das Vehältnis der Wirkungsquerschnitte ergibt sich zu:\begin{align*}\sigma_{\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}}/\sigma_{\mathrm{t\bar{t}jj}}=0.0117 \pm 0.0040(stat.) \pm 0.0003(syst.).\end{align*} Eine Absenkung der Schwelle des Transversalimpulses auf $p_T^{gen\,jet}>$ 20 GeV (Rekonstruktionslevel: $p_T^{jet}>30\mathrm{GeV}$) erhöht die Wirkungsquerschnitte auf:\begin{align*}\sigma(\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}) &=1010\pm 273(stat.)\pm119(syst.)\pm26(lumi.)\,\mathrm{fb}\\ \sigma(\mathrm{t\bar{t}jj}) &=71.7 \pm 5.7(stat.)\pm 8.5(syst.)\pm 1.9(lumi.)\,\mathrm{pb}\end{align*} mit einem resultierenden Verhältnis von:\begin{align*}\sigma_{\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}}/\sigma_{\mathrm{t\bar{t}jj}}=0.0141 \pm 0.0034(stat.) \pm 0.0003(syst.).\end{align*}Die Messungen der Wirkungsquerschnitte sind in guter Übereinstimmung mit den analytischen NLO-Berechnungen und auch die relative Änderungen der Wirkungsquerschnitte in Abhängigkeit des Jet-Transversalimpulses entsprechen den Erwartungen aus Simulationen. Ferner werden die Messungen für eine weitere Definition des Jet-Flavours durchgeführt. Hierbei führt bereits die Existenz eines B-Hadrons auf Generatorlevel innerhalb des Jets zur Identifikation als b-Jet. Die in dieser Arbeit bestimmte Produktionsrate des $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$-Kanals im semi-leptonischen Endzustand des Top-Quark-Paares unter Verwendung obiger Jet-Flavour-Defintion ist in guter Übereinstimmung mit den Ergebnissen der CMS-Analyse im dileptonischen Endzustand. Die Wirkungsquerschnitte der beiden Analysen für die $\mathrm{t\bar{t}jj}$-Produktion unterscheiden sich jedoch um 1.5 Standardabweichungen. Zudem wird in der Arbeit der Anteil der Higgs-Boson Produktion am Endzustand $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$ bestimmt. Hierzu wird eine multivariate Analyse zur Separation der Prozesse $\mathrm{t\bar{t}H}$ und $\mathrm{t\bar{t}jj}$ genutzt. Da aufgrund der limitierten Statistik des Datensatzes kein Signal mit hinreichender Genauigkeit beobachtet werden kann, wird eine obere Grenze der Signalstärke $\mu=\sigma(\mathrm{t\bar{t}H})$/$\sigma(\mathrm{t\bar{t}H})_{SM}$ mit einem 95\%igem Konfidenzniveau bestimmt. Die Signalstärke $\mu$ gibt hierbei die Produktionsrate des Processes $\mathrm{t\bar{t}H}$ in Abhängigkeit der Standardmodell-Erwartung an. Die erwartete Ausschlussgrenze der Signalstärke liegt bei 5.3 mit einem 1(2) $\sigma$-Unsicherheitsbereich von [3.7(2.7) - 7.8(11.4)]. Die beobachtete Ausschlussgrenze ist bei $\mu\ge7.8$.$$lger
000686834 520__ $$aThis thesis presents the measurement of the associated production of a top-quark pair with at least two additional jets. The analysis utilizes the semi-leptonic decay of top-quark pairs with a final state containing one lepton plus jets. The production rates of top-quark pairs with at least two additional jets of any flavour ($\mathrm{t\bar{t}jj}$) or b-jets ($\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$) are measured using a dataset collected by the CMS experiment at LHC during the 2012 data-taking with a center-of-mass energy of $\sqrt{s}=8$ TeV. The data correspond to an integrated luminosity of $19.6\,\mathrm{fb^{-1}}$. The analysis is performed in different categories split according to the jet multiplicity. The jets from the decay of the top-quark pair are identified using a constrained kinematic fit and multivariate classifiers trained with simulations. The contributions of the $\mathrm{t\bar{t}jj}$ and $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$ productions are extracted with a simultaneous fit using b-tag discriminant templates obtained from simulations. The jet flavour is defined on generator level as the flavour of the leading quark inside the jet cone. The measurements are done with two different thresholds on the transverse momentum of the jets: $p_T^{jet}>$ 30 GeV and $p_T^{jet}>$ 50 GeV. This enables the investigation of soft and hard QCD effects as well as a comparison with theoretical predictions and experimental measurements in the dilepton final state. To ensure that the reconstructed jets are covered by the phase space on generator level, the phase space is defined at generator level for additional jets $aj$ that are not coming from the top-quark-pair decay as: $p_T^{gen\,jet}>$ 40 GeV, $|\eta_{aj}^{gen\,jet}|<2.5$, $\Delta R_{ajaj}^{gen\,jet}\equiv \sqrt{(\Delta \eta)^2+(\Delta \phi)^2}>0.5$. The measured cross sections are:\begin{align*}\sigma(\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}) &=271 \pm 103(stat.)\pm 32(syst.)\pm 7(lumi.)\,\mathrm{fb} \\\sigma(\mathrm{t\bar{t}jj}) &=23.1 \pm 2.3(stat.)\pm 2.9(syst.)\pm 0.6(lumi.)\,\mathrm{pb}. \end{align*}The ratio of the cross sections is:\begin{align*}\sigma_{\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}}/\sigma_{\mathrm{t\bar{t}jj}}=0.0117 \pm 0.0040(stat.) \pm 0.0003(syst.).\end{align*} The cross sections increase when lowering the requirement on the transverse momentum of the additional jets to $p_T^{gen\,jet}>$ 20 GeV:\begin{align*}\sigma(\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}) =1010\pm 273(stat.)\pm119(syst.)\pm26(lumi.)\,\mathrm{fb}\\\sigma(\mathrm{t\bar{t}jj})=71.7 \pm 5.7(stat.)\pm 8.5(syst.)\pm 1.9(lumi.)\,\mathrm{pb}\end{align*}with a resulting ratio of the cross sections of:\begin{align*}\sigma_{\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}}/\sigma_{\mathrm{t\bar{t}jj}}=0.0141 \pm 0.0034(stat.) \pm 0.0003(syst.).\end{align*}The measured cross sections and their ratios are in good agreement with analytical NLO calculations. The relative changes of the cross sections depending on the jet $p_T$ agree with the simulation predictions. The cross sections are also calculated for another jet flavour definition, where the presence of any b-hadron inside the jet cone defines a b-jet on generator level. The presented results obtained for $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$ production in the semi-leptonic decay of top-quark pairs are in good agreement with the existing CMS analysis in the dilepton final state that used this b-jet definition, while the $\mathrm{t\bar{t}jj}$ cross sections between these analyses deviate by $1.5\,\sigma$.The contribution of the Higgs boson production to the $\mathrm{t\bar{t}b\bar{b}}$ final state is estimated by using multivariate classifiers that separate the $\mathrm{t\bar{t}H}$ and $\mathrm{t\bar{t}jj}$ contributions. No signal is observed for the given statistics. The expected $95\%$ confidence level (CL) upper limit on $\mu=\sigma(\mathrm{t\bar{t}H})$/$\sigma(\mathrm{t\bar{t}H})_{SM}$, the $\mathrm{t\bar{t}H}$ production rate with respect to the Standard Model predictions, is 5.3 with 1(2) $\sigma$ range of [3.7(2.7) - 7.8(11.4)]. The observed 95$\%$ CL upper limit excludes $\mu\ge7.8$.$$leng
000686834 591__ $$aGermany
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000686834 653_7 $$aquantum chromodynamics
000686834 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00121$$aSchael, Stefan$$b1$$eThesis advisor$$urwth
000686834 7001_ $$0P:(DE-82)IDM00100$$aHebbeker, Thomas$$b2$$eThesis advisor$$urwth
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