KIP publications

year 2013
author(s) Bastian Bernarding
title Monte-Carlo-Studie zur Tau-Simulation und Triggereffizienz im Z→ττ-Zerfall
KIP-Nummer HD-KIP 13-80
KIP-Gruppe(n) F8
document type Bachelorarbeit
Abstract (de)

Die Tau-Leptonen sind aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Masse ein wichtiger Bestandteil einiger ATLAS-Analysen, die die Vorhersagen des Standardmodells testen oder nach Physik jenseits des Standardmodells, wie beispielsweise Supersymmetrie, suchen. Dabei spielt die Simulation von Tau-Leptonen durch Monte-Carlo-Generatoren eine wichtige Rolle. Die Tau-Simulationen werden für Untergrundbestimmungen oder für Vergleiche mit Daten aus Proton-Proton-Kollisionen genutzt. In der vorliegenden Arbeit wird die Tau-Simulation der drei Monte-Carlo-Generatoren Sherpa, Alpgen und Pythia 8 anhand des Z→ττ-Zerfalls verglichen, um die Qualität der einzelnen Generatoren bezüglich der Tau-Simulation zu validieren und mögliche Unterschiede festzustellen. Hinsichtlich der Tau-Simulation kann dabei eine gute Übereinstimmung zwischen allen drei Generatoren festgestellt werden. Lediglich in der Simulation der Jets weicht Pythia durch wesentlich geringere Jet-Multiplizitäten und Jet-Energien von den anderen beiden Generatoren ab. Dies resultiert daraus, dass Pythia ausschließlich Jets aus dem Partonschauer simuliert, während Sherpa und Alpgen zusätzliche Jets aus dem Matrix-Element der harten Wechselwirkung generieren. Des Weiteren werden in dieser Arbeit die Effizienzen zweier Tau-Trigger auf Generator und Prozessabhängigkeit untersucht. Ein Vergleich der Triggereffizienzen aus der Sherpa und der Alpgen-Simulation des Z→ττ-Zerfalls zeigt, dass es keine signifikante Generatorabhängigkeit in den Effizienzen und somit auch in den Trigger-Skalierungsfaktoren gibt, die Abweichungen der Monte-Carlo-Simulationen zu den Daten aus Proton-Proton-Kollisionen korrigieren. Die Triggereffizienzen aus dem Z→ττ-Zerfall werden zudem mit den Effizienzen verglichen, die aus den von Sherpa simulierten Diboson-Prozessen ZZ→llll und WZ→lllν bestimmt werden. Diese Studie zeigt, dass ebenfalls keine Prozessabhängigkeit in den Triggereffizienzen existiert.

Abstract (en)

Due to their high mass, the tau-leptons are an important part of several ATLAS analyses, measuring characteristics of the Standard Model or searching for new physics behind the Standard Model, e.g. Supersymmetry. Therefore, the simulation of tau leptons by Monte Carlo generators plays an important role. The simulations of tau leptons are used for background estimations or comparisons with data from the ATLAS experiment. One part of this thesis compares the tau simulation in the Z→ττ decay of the three different Monte Carlo generators Sherpa, Alpgen and Pythia 8, in order to validate the quality of the three generators regarding the tau simulation and to find possible differences in the simulation. Concerning the tau simulation, all three generators are found to show a good agreement. Differences are observed in the jet simulation between Pythia 8 and the other generators, where Pythia shows a smaller jet multiplicity and smaller jet energies. This is a result of Pythia’s leading order simulation of the primary interaction, due to which Pythia only simulates jets coming from the parton shower. Furthermore, this thesis analyzes the dependency of the trigger efficiency of two tau triggers with respect to the used generator and the simulated physical process. A comparison of the trigger efficiencies from Sherpa and Alpgen simulations of the Z→ττ  decay shows that there is no significant generator dependency of the efficiencies and hence of the trigger scale factors, which correct the Monte Carlo simulations to data from proton-proton collisons. In addition, the trigger efficiencies of these simulations are compared to simulations from Sherpa describing the diboson processes ZZ→llll and WZ→lllν. This study shows that there is no dependency of the trigger efficiency on the physical process as well.

bibtex
@mastersthesis{TauSimulationTriggereffizienzATLAS,
  author   = {Bastian Bernarding},
  title    = {Monte-Carlo-Studie zur Tau-Simulation und Triggereffizienz im Z→ττ-Zerfall},
  school   = {Universit├Ąt Heidelberg},
  year     = {2013},
  type     = {Bachelorarbeit}
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