Μελέτη πολυλεπτονικών τελικών καταστάσεων στο πλαίσιο του καθιερωμένου προτύπου, ως διαδικασιών παραγωγής υποβάθρου στην αναζήτηση νέας φυσικής, με το πείραμα ATLAS, με χρήση των πρώτων δεδομένων του LHC

Abstract

Multilepton final states are essential in order to compare the distributions of Physical observables of experimental events that contain more than two leptons with the predictions of the Standard Model, the comprehensive test of the Theory as well as the search for deviations from the Theoretical predictions that indicate the existence of New Physics. In the context of this Thesis two studies were performed: In the first, the response of the ATLAS detector and in particular of its Muon Spectrometer in reconstructing muons is studied using the Tag and Probe method. In the second one, the WZ production cross-section in the energy of 8 TeV is calculated. The W and Z bosons are the ElectroWeak force carriers and this measurement is an excellent probe of the ElectroWeak sector of the Standard Model. The result is found to be compatible with the predictions of the Theory, confirming the validity of the Standard Model.

Μέσω της μελέτης των πολυλεπτονικών τελικών καταστάσεων, είναι δυνατή η σύγκριση των κατανομών των φυσικών χαρακτηριστικών πειραματικών γεγονότων που περιέχουν περισσότερα από δύο λεπτόνια στα προιόντα, με τις αντίστοιχες προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου, ο εκτενής έλεγχος της θεωρίας καθώς επίσης και η αναζήτηση αποκλίσεων της θεωρητικής πρόβλεψης από τις πειραματικές κατανομές που υποδεικνύουν την ύπαρξη νέας Φυσικής. Στα πλαίσια της διατριβής αυτής, πραγματοποιήθηκαν δύο μελέτες: Στην πρώτη, μελετήθηκε η απόκριση του ανιχνευτή ATLAS, και πιο συγκεκριμένα του μιονικού φασματομέτρου, στην ανακατασκευή μιονίων με χρήση της μεθόδου tag and probe. Κατά τη δεύτερη μελέτη υπολογίσθηκε πειραματικά για πρώτη φορά, με χρήση των δεδομένων που συνέλεξε το πείραμα ATLAS από τον LHC κατά το 2012, η ενεργός διατομή ταυτόχρονης παραγωγής των μποζονίων W και Z στην ενέργεια των 8 TeV. Τα μποζόνια W και Z είναι οι φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης και η μέτρηση αυτή αποτελεί εξαιρετικό εργαλείο για τον έλεγχο του ηλεκτρασθενούς τμήματος του Καθιερωμένου Προτύπου. Το αποτέλεσμα βρέθηκε συμβατό με τις προβλέψεις του Καθιερωμένου Προτύπου, επιβεβαιώνοντας την ισχύ του.