KIP publications

year 2016
author(s) Sascha Dreyer
title Experimental Study of Jet Substructure Techniques with Tracks for Decays of Highly Energetic Massive Gauge Bosons, Higgs Bosons and Top Quarks
KIP-Nummer HD-KIP 16-101
KIP-Gruppe(n) F8
document type Bachelorarbeit
Abstract (de)

Vorhersagen neuer Teilchenresonanzen auf der TeV Skala können mit dem ATLAS Detektor durch ihre Zerfälle in hochenergetische, hadronisch zerfallende massive Eichbosonen, Higgs Bosonen und Top Quarks getestet werden. Allerdings sind diese Kanäle durch den hohen QCD Hintergrund am LHC limitiert.

Observablen, die aus den Energy Correlation Functions und n-Subjettiness abgeleitet sind, werden von der der ATLAS Kollaboration in hochenergetischen Ereignissen genutzt, um durch Untersuchung der Kalorimeter Jet Substruktur diesen Hintergrund zu verringern. Die Studie, die in dieser Bachelorarbeit präsentiert wird, evaluiert die Leistung dieser Observablen mit Spuren und Subjet assistierten Spuren (TAS) bei der Unterdrückung kung von QCD Ereignissen in diesen Szenarien. TAS bedeutet das Skalieren der Spuren mithilfe von Kalorimeter Subjets, um Informationen des neutralen Anteils miteinzubeziehen. Ein Vergleich mit bereits etablierten Methoden wird in sechs verschieden pT Regionen zwischen 250 und ∼2000 GeV vorgenommen.

Bei der Identifikation von W/Z Bosonen und Top Quarks werden signifikante Verbesserungen gegenüber  den gegenüber genutzten Kalorimeter Variablen festgestellt. Geringere Vorteile von Spuren und TAS werden bei der Higgs Boson Identifizierung beobachtet. Es hat sich gezeigt, dass TAS bei hohen Energien die gleiche Leistung wie Spuren und eine geringfügig bessere bei niedrigeren Energien erbringt. 

Abstract (en)

Predictions of new particle resonances around the TeV scale can be probed with the ATLAS detector via their decay to boosted, hadronically decaying massive gauge bosons, Higgs bosons and top quarks. Nevertheless, these channels are limited due to the tremendous amount of QCD background at the LHC.

Observables deduced from the Energy Correlation Functions and n-Subjettiness are used by the ATLAS collaboration in the highly energetic events to explore jet substructure in order to constrain these background by using calorimeter clusters.
The study presented in this Bachelor thesis evaluates the performance of these observables using tracks and the novel ansatz of subjet assisted tracks (TAS) in terms of rejecting QCD events for this scenarios. TAS is a scaling of tracks with matched calorimeter sub- jets to include information of the neutral part. A comparison with established methods is performed in six different regions of pT from 250 to ∼2000 GeV.

For W/Z boson and top quark tagging, significant improvements over the commonly used calorimeter observables are found. Smaller advantages of tracks and TAS are observed for Higgs boson tagging. TAS is found to perform on an equal level as tracks at high energies and slightly better at lower energies. 

bibtex
@mastersthesis{basdreyer,
  author   = {Sascha Dreyer},
  title    = {Experimental Study of Jet Substructure Techniques with Tracks for Decays of Highly Energetic Massive Gauge Bosons, Higgs Bosons and Top Quarks},
  school   = {Universit├Ąt Heidelberg},
  year     = {2016},
  type     = {Bachelorarbeit}
}
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