Branislav Žilka KJFB FMFI UK, Bratislava

1. Určenie náboja top kvarku Branislav Žilka KJFB FMFI UK, Bratislava Školiteľ: Doc.RNDr.Stanislav Tokár, PhD. Príspevok na ŠVK Bratislava, 22.apríl 2005

2. Obsah • O fyzike top kvarku • Prečo rekonštruovať náboj top kvarku • Experimenty ATLAS a CDF • Metóda rekonštrukcie náboja • Výsledky • Zhrnutie

3. O fyzike top kvarku • Najťažší kvark Štandardného Modelu (SM) • Rozpadový kanál prednostne t Wb, rozpady na (c,u) sú silne potlačené • Rozpadá sa skôr ako stihne • hadronizovať b c u t t t W W W

4. Prečo sa zaujímame o top kvark: • upresnenie koeficientov CKM matice • hľadanie Higgsovho bozónu • meranie PDF a as • precízne merania mW a mtop dávajú ohraničenie na hmotnosť Higgsa • možná existencia štvrtej rodiny kvarkov Produkčné kanály top kvarkových párov: • gluónová fúzia • kvark-antikvarková anihilácia

5. Prečo rekonštruovať náboj top kvarku? • V roku 1995 bola vo Fermilabe definitívne potvrdená produkcia top kvarku • Z nameraných dát bola rekonštruovaná hmotnosť top kvarku ~175GeV • Údaje z detektorov CDF a D0 neobsahujú korelácie medzi b kvarkami a W bozónmi v procese tt W+W-bb • Namerané dáta sú konzistentné s existenciou exotického kvarku štvrtej generácie s nábojom -4/3 rozpadajúceho sa prednostne tiež na bottom (Chang, Chang, Ma) • Je nutné nájsť tieto korelácie a rekonštruovať náboje W bozónu a b kvarku, aby sa definitívne potvrdila alebo vyvrátila táto možnosť Exotika SM b(-1/3) b(-1/3) t(-4/3) t(2/3) W-(-1) W+(+1)

6. Určenie náboja top kvarku Určenie náboja top kvarku: • Meraním nábojov rozpadových produktov top kvarku • Prostredníctvom radiačnej ttbar produkcie (účinný prierez je citlivý ku Qtop) Meranie náboja top kvarku prostredníctvom rozpadových produktov: Rozpad top: t W b Určuje sa pomocou semileptónového rozpadu W lnl Jurčovičová, Tokár, Čiljak • Určenie náboja b kvarku: • váhovaním náboja b jetu • pomocou semileptónového rozpadu b kvarku b c,u + l-nl Moja úloha Znamienko b je určené znamienkom leptónu PROBLÉM: B0 oscilácie ( )

7. Experimenty ATLAS a CDF Tevatron+CDF • Protón-antiprotónový urýchľovač s energiou v CMS 1.96TeV • Najvýkonnejší súčasný urýchľovač LHC+ATLAS • Protón-protónový urýchľovač s energiou v CMS 14TeV • V prevádzke až od 2007

8. Metóda rekonštrukcie náboja top kvarku • Dáta sú generované pomocou programu PYTHIA6 pre ATLAS aj pre CDF • Generované sú len ttbar eventy pričom sa neuvažuje prítomnosť QCD pozadia po partónových zvyškoch protónov • Analýza je vykonaná na partónovej úrovni – “ideálny” detektor • Dáta sú analyzované predovšetkým pre ATLAS a najdôležitejšie charakteristiky sú porovnávané s CDF • Bolo vyprodukovaných 833000 eventov (ATLAS: 1fb-1) a na analýzu bolo vybratých ~29.5% eventov predstavujúcich lepton+jets kanál (244000 eventov) b q t q~ l t~ nl b~

9. Kinematické charakteristiky • lepton+jets • vzorka 1fb-1 výber Et,miss b jet pt • b-tagging: 60% • aspoň 1 b-tag pt izolovaného leptónu b jet pseudorapidita

10. Zdroje leptónu v b jete l- v b jete l+ v b jete Predpokladá sa SM rozpad top kvarku SM predpokladá l-/l+~10(bez pozadia) exotický model: opačný pomer

11. Efektívnosť výberových kritérií Tab1. Zdroje single leptónov v b jete Tab2. Efektívnosť výberových kritérií na single leptónoch Zohľadňuje rozlíšenie detektora Získané pre SM variant (qtop=+2/3)

12. Zhrnutie • Bola premodelovaná vzorka 1fb-1 pre experiment ATLAS (PYTHIA, partónová úroveň) • Boli použité štandardné kritériá pre odber top kvarkových eventov • Náboj top kvarku sa určuje pomocou jeho rozpadových produktov– znamienko náboja b kvarku = znamienko leptónu z jeho semileptónového rozpadu • Pre SM som získal l-/l+ = 4.2 ± 0.2 • Experiment ATLAS má potenciál na určenie náboja top kvarku uvedenou metódou • Pre dôveryhodnejší výsledok je potrebné: realistické rozlíšenie detektorov+efektívnosti rekonštrukcie

13. Ďakujem za pozornosť