KIP publications

year 2021
author(s) Hagen Tockhorn
title Improving the signal selection for trigger-level, low-mass resonance searches with ATLAS
KIP-Nummer HD-KIP 21-35
KIP-Gruppe(n) F8
document type Bachelorarbeit
Abstract (de)

Die Suche nach Dijet-Resonanzen ermöglicht die Erforschung von physikalischen Phänomenen jenseits des Standardmodells (SM), wie zum Beispiel dunkler Materie. Falls ein neues, massereiches Wechselwirkungsteilchen in einer Teilchenkollision entsteht, könnte dieses in zwei Standard Model Teilchen zerfallen, was als Resonanz im invarianten Massenspektrum des Dijets beobachtet werden würde. Aufgrund eines hohen Wirkungsquerschnitts und limitierter Detektorkapazitäten, sind Suchen nach Dijet-Systemen mit Massen unter 1 TeV statistisch begrenzt. Die ATLAS Trigger-Level Analysis umgeht diese Restriktion indem nur begrenzte Eventinformationen verarbeitet werden. Mit der erhöhten Ausleserate können mit den Level-1 Triggern J100 und J75 somit Dijet-Resonanzen bis Massen von 450 GeV gesucht werden. Diese vorliegende Arbeit präsentiert eine neue Auswahlstrategie, mit der der effiziente Phasenraum bzgl. der invarianten Dijet-Masse ausgewählt wird. Unter diesem Grundsatz, werden die Event-Auswahlkriterien optimiert, sodass noch niedrigere Massen ausflösbar werden. Zudem wird das Potential von Level-1 Triggern mit niedrigeren Schwellenwerten analysiert. Die zugrundeliegenden Daten wurden 2016 in Proton-Proton Kollisionen bei √s = 13 TeV und einer integrierten Luminosität von 30.4 fb-1 mit dem ATLAS Detektor am LHC aufgenommen.

Abstract (en)

The search for dijet resonances is a strong tool to investigate Physics beyond the Standard Model such as dark matter. If an unknown, massive particle is produced in a collision, it could decay into two Standard Model particles and leave a distinct signature in the invariant mass distribution of the two jets. Due to high production cross-sections as well as finite readout capacities, the search for sub-TeV dijet resonances at the LHC is statistically limited. The ATLAS trigger-level analysis covers this part of the spectrum by recording a strongly reduced set of event-level information processed by the High Level Trigger for all events passing the seeding Level-1 trigger. This has so far allowed for lowering the minimal detectable dijet resonance mass from $\approx$1 TeV to 450 GeV using the Level-1 triggers J75 and J100. To further lower this threshold, this thesis presents a signal selection strategy that selects the efficient phase space based on the dijet mass to optimize the selection criteria for TLA dijet searches. Additionally, the potential of including even lower pT Level-1 triggers is investigated. The performed study is based on the analysis of proton-proton collisions at √s = 13 TeV at an integrated luminosity of 30.4 fb-1, recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider in 2016.

bibtex
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  author   = {Hagen Tockhorn},
  title    = {Improving the signal selection for trigger-level, low-mass resonance searches with ATLAS},
  school   = {Universit├Ąt Heidelberg},
  year     = {2021},
  type     = {Bachelorarbeit}
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