Your SlideShare is downloading. ×
0
Massenbestimmung
           des Top-Quarks
       anhand der Zerfallslänge
           von B-Hadronen
         im CMS-Exper...
Inhalt

• CMS-Experiment

• Zerfallslängenmethode
                                                                        ...
Solenoid
                                             Myonkammern
                                                Eisenjoc...
Solenoid
                                             Myonkammern
                                                Eisenjoc...
Tracker                             Streifen   Pixel
                    Pixel           Streifen

 Zylinder         3 Lag...
Tracker                             Streifen   Pixel
                    Pixel           Streifen

 Zylinder         3 Lag...
Jet




                     b
                         W+
                 t
p



W−   ¯
     t
                         ...
Jet




                               b
                                   W+
                           t
        p



 ...
Jet




                               b
                                   W+
                           t
        p



 ...
leptonisch
                                                           Jet                     µ+
                         ...
leptonisch
                                                           Jet                     µ+
                         ...
Jet




                                b
                                         µ+
                                    ...
Jet




                                b
                                         µ+
                                    ...
t        b      B   ∗
                                       B               D




Zerfall:       instantan               ...
t      b     B   ∗
                                    B     D




Ruhe           Boost durch Top-Masse
L = cτ           L...
t      b     B   ∗
                                    B     D




Ruhe           Boost durch Top-Masse mt
L = cτ         ...
t      b     B   ∗
                                    B     D




Ruhe           Boost durch Top-Masse
                  ...
t      b    B   ∗
                                       B    D




Ruhe               Boost durch Top-Masse
             ...
aktuelles         ?              t-            ?          b-                 Generator-
                                  ...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
           bei m(t) = 170 GeV




   Generatorstudie
  PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. E...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
           bei m(t) = 170 GeV
             + Exponentialfit




   Generatorstudie...
IG




     Zerfallslängen von   Zerfallslängen von     Zerfallslängen von
              B0                   B+          ...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
           bei m(t) = 170 GeV
             + Exponentialfit




   Generatorstudie...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
für verschiedene Top-Massen inkl. Fits und Fit-Parameter




           Generator...
Kalibrationsgeraden zwischen
 Fit-Parameter und Top-Massen
       für 7 TeV und 10 TeV




Kalibrationsgerade
            ...
Jet




                            b
                                     µ+
                                W+
         ...
Jet




                            b
                                     µ+
                                W+
         ...
Jet




                                          b
                                                   µ+
                ...
Jet




                                          b
                                                   µ+
                ...
aktueller
   Jet
                                                 Dileptonisch

 B-Tag
            ?       höchster
      ...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
           bei m(t) = 170 GeV




Detektorsimulation
  PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. E...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
bei m(t) = 170 GeV und eingezeichnetem Fit




   Detektorsimulation
     PYTHIA ...
Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen
verschiedener Top-Massen, inkl. Fits und Fit-Parameter




       Detektorsimulat...
Kalibrationsgeraden zwischen
 Fit-Parameter und Top-Massen
       für 7 TeV und 10 TeV




Detektorsimulation
PYTHIA • 7 T...
Zusammenfassung  Ausblick
•   Verifizierung Methode als Generatorstudie
•   Abweichungen von Erwartung
•   Detektorsimulati...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Diplomarbeitsvortrag auf der DPG Frühjahrstagung 2010

621

Published on

Vortrag zu meinem Diplomarbeitsthema auf der DPG Frühjahrstagung 2010.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
621
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
4
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "Diplomarbeitsvortrag auf der DPG Frühjahrstagung 2010"

  1. 1. Massenbestimmung des Top-Quarks anhand der Zerfallslänge von B-Hadronen im CMS-Experiment Andreas Herten III. Physikalisches Institut B, RWTH Aachen DPG Frühjahrstagung 2010 GEFÖRDERT VOM
  2. 2. Inhalt • CMS-Experiment • Zerfallslängenmethode t b B∗ B D • B (stacked) 5 rel. Einheiten 10 104 • Generatorstudie 103 102 10 1 0 2 4 6 8 10 12 Lxy [cm] mt = 170 TeV rel. Einheiten • Rekonstruierte B-Jets 10-2 10-3 10-4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Lxy [cm] 2
  3. 3. Solenoid Myonkammern Eisenjoch HCAL ECAL Pixel-Tracker Streifen-Tracker Compact Muon Solenoid ø 15 Meter • 12.500 Tonnen • 3,8 Tesla Magnetfeld 3
  4. 4. Solenoid Myonkammern Eisenjoch HCAL ECAL Pixel-Tracker Streifen-Tracker Compact Muon Solenoid ø 15 Meter • 12.500 Tonnen • 3,8 Tesla Magnetfeld 3
  5. 5. Tracker Streifen Pixel Pixel Streifen Zylinder 3 Lagen 10 Lagen („Barrel“) (4, 7, 11 cm) (bis 130 cm) Endkappe je 2 pro Seite je 9 pro Seite („Endcap“) Anzahl 66 Millionen 9,6 Millionen 10 cm * 180 µm Abmessung 100 µm * 150 µm 25 cm * 180 µm Fläche 1 m² 200 m² Größter Siliziumdetektor der Welt (Fläche eines Tennisfelds) Auflösevermögen: • z: ± 20 µm • r-Φ: ± 10 µm • |η| 2,4 4
  6. 6. Tracker Streifen Pixel Pixel Streifen Zylinder 3 Lagen 10 Lagen („Barrel“) (4, 7, 11 cm) (bis 130 cm) Endkappe je 2 pro Seite je 9 pro Seite („Endcap“) Anzahl 66 Millionen 9,6 Millionen 10 cm * 180 µm Abmessung 100 µm * 150 µm 25 cm * 180 µm Fläche 1 m² 200 m² Größter Siliziumdetektor der Welt (Fläche eines Tennisfelds) Auflösevermögen: • z: ± 20 µm • r-Φ: ± 10 µm • |η| 2,4 4
  7. 7. Jet b W+ t p W− ¯ t p ¯ b Top-Zerfall 5
  8. 8. Jet b W+ t p W− ¯ t p ¯ b Rekonstruktion Top-Masse übliche Vorgehensweise 6
  9. 9. Jet b W+ t p W− ¯ t p ¯ b Rekonstruktion Top-Masse übliche Vorgehensweise 6
  10. 10. leptonisch Jet µ+ W+ b W-Boson: νµ • dileptonisch • semileptonisch • vollhadronisch t Kenntnisse aller Zerfallsprodukte p Jet Kalorimeter-Information notwendig q ¯ → Systematische Unsicherheiten ¯ νe + hadronisch W− ¯ t W (Jet-Energie-Skala: 10%) p q e− Jet ¯ b Rekonstruktion Top-Masse übliche Vorgehensweise 7
  11. 11. leptonisch Jet µ+ W+ b W-Boson: νµ • dileptonisch • semileptonisch • vollhadronisch t Kenntnisse aller Zerfallsprodukte p Jet Kalorimeter-Information notwendig q ¯ → Systematische Unsicherheiten ¯ νe + hadronisch W− ¯ t W (Jet-Energie-Skala: 10%) p q e− Jet ¯ b Rekonstruktion Top-Masse übliche Vorgehensweise 7
  12. 12. Jet b µ+ W+ t p νµ ¯ νe W− ¯ t p e− ¯ b Rekonstruktion Top-Masse Zerfallslängenmethode Unabhängig von der JES! 8
  13. 13. Jet b µ+ W+ t p νµ ¯ νe W− ¯ t p e− ¯ b Rekonstruktion Top-Masse Zerfallslängenmethode Unabhängig von der JES! 8
  14. 14. t b B ∗ B D Zerfall: instantan Lebensdauer: −12 τ = 1,574 · 10 ¯ s ¯ Zerfallslänge: L = 0,472 mm Zerfallslängenmethode 9
  15. 15. t b B ∗ B D Ruhe Boost durch Top-Masse L = cτ L = cτ βγ Zerfallslängenmethode Messe Zerfallslänge L → messe Top-Masse mt 10
  16. 16. t b B ∗ B D Ruhe Boost durch Top-Masse mt L = cτ L = cτ βγ ≈ 0,4cτ β mb Zerfallslängenmethode Messe Zerfallslänge L → messe Top-Masse mt 10
  17. 17. t b B ∗ B D Ruhe Boost durch Top-Masse mt L = cτ L = cτ βγ ≈ 0,4cτ β ⇒ L ∼ mt mb Zerfallslängenmethode Messe Zerfallslänge L → messe Top-Masse mt 10
  18. 18. t b B ∗ B D Ruhe Boost durch Top-Masse mt L = cτ L = cτ βγ ≈ 0,4cτ β ⇒ L ∼ mt mb ¯ L = 0,47 mm ¯ L ≈ 8 mm Zerfallslängenmethode Messe Zerfallslänge L → messe Top-Masse mt 10
  19. 19. aktuelles ? t- ? b- Generator- Interna Teilchen Quark Quark 2 1 vertex( 1 )- bel. ! B- ? vertex( 2 ) Tochter Meson 1 Lxy ! ? ? B- B*- Meson Meson = alle Töchter Generatorstudie Strategie 11
  20. 20. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen bei m(t) = 170 GeV Generatorstudie PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 12
  21. 21. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen bei m(t) = 170 GeV + Exponentialfit Generatorstudie PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 13
  22. 22. IG Zerfallslängen von Zerfallslängen von Zerfallslängen von B0 B+ Bs Plot mit stacked Histogrammen der obigen verschiedenen B-Mesonen, farblich kodiert. Warum keine Exponentialfunktion? Überlagerung verschiedener B-Mesonen • Annahme β = 1 14
  23. 23. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen bei m(t) = 170 GeV + Exponentialfit Generatorstudie PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 15
  24. 24. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen für verschiedene Top-Massen inkl. Fits und Fit-Parameter Generatorstudie PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 16
  25. 25. Kalibrationsgeraden zwischen Fit-Parameter und Top-Massen für 7 TeV und 10 TeV Kalibrationsgerade 17
  26. 26. Jet b µ+ W+ t p νµ ¯ νe W− ¯ t p e− ¯ b Rekonstruktion Top-Masse Detektorsimulation 18
  27. 27. Jet b µ+ W+ t p νµ ¯ νe W− ¯ t p e− ¯ b Rekonstruktion Top-Masse Detektorsimulation 18
  28. 28. Jet b µ+ W+ Dileptonischer Kanal: 2 B-Jets p t νµ ¯ νe W− ¯ t p e− ¯ b Rekonstruktion Top-Masse Detektorsimulation 18
  29. 29. Jet b µ+ W+ Dileptonischer Kanal: 2 B-Jets p t νµ ¯ νe W− ¯ t p e− ¯ b Rekonstruktion Top-Masse Detektorsimulation 18
  30. 30. aktueller Jet Dileptonisch B-Tag ? höchster ? 2. höchster Lxy B-Tag B-Tag (je) Primärvtx B-Jet 1 B-Jet 2 - Sekundärvtx B-Jet-Matching Strategie (Detektorsimulation) 19
  31. 31. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen bei m(t) = 170 GeV Detektorsimulation PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 20
  32. 32. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen bei m(t) = 170 GeV und eingezeichnetem Fit Detektorsimulation PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 21
  33. 33. Bild mit histogrammierten Zerfalsllängen verschiedener Top-Massen, inkl. Fits und Fit-Parameter Detektorsimulation PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 22
  34. 34. Kalibrationsgeraden zwischen Fit-Parameter und Top-Massen für 7 TeV und 10 TeV Detektorsimulation PYTHIA • 7 TeV • ~1 Mio. Events 23
  35. 35. Zusammenfassung Ausblick • Verifizierung Methode als Generatorstudie • Abweichungen von Erwartung • Detektorsimulation (begonnen) • Detekorsimulation (weiter) • Implementierung Dileptonselektion (vgl. T38.1, T40.2) • Fehlerabschätzungen Vielen Dank! herten@physik.rwth-aachen.de 24
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×