Estudo da eficiência do espectrômetro preciso de prótons na produção de pares de bósons W no regime de alta luminosidade do CERN-LHC

Abstract

Este trabalho consiste em um estudo de projeção sobre a eficiência do detector PPS no regime de alta luminosidade por meio do processo CEP pp → p (W+W−) p com decaimento hadrônico em ambos os bósons W. Amostras simuladas contendo: sinal para o MP, acoplamento anômalo a W 0 = 2 × 10−7 e a W C = 2 × 10−5 , e background da QCD para pp → 4j, foram submetidas a duas versões de processos de seleção distintos onde foram aplicadas as equações da cinemática de processos CEP. A primeira versão (v1) contou com ordenamento dos pares de jatos de acordo com a proximidade da massa em relação à massa do bóson W. A segunda versão (v2) contou com a escolha de jatos de maior pT em cada evento na expectativa de obter melhor correlação com o vértice dos eventos. O decaimento hadrônico de ambos os bósons W, impondo a presença de 4 jatos em cada evento, mostrou-se uma grande limitação na busca por sinal. A versão v1 mostrou-se mais eficiente para eliminar o fundo e o empilhamento do que v2, embora o critério de ordenamento tenha surtido pouco impacto devido a poucos eventos possuírem 5 ou mais jatos. Por esse motivo, v1 foi escolhido para obter a significância de S/√ B ≈ 10−2 para ambos os acoplamentos anômalos e sinal do MP. Espera-se que esse valor aumente em análises futuras com uma melhor compreensão do fundo composto por 4 jatos.

This work consists of a projection study on the efficiency of the PPS detector in the high-luminosity regime through the CEP process pp → p(W+W−)p with hadronic decay in both W bosons. Simulated samples containing: signal for SM, anomalous coupling a W 0 = 2 × 10−7 , anomalous coupling a W C = 2 × 10−5 , and with the QCD background for pp → 4J, were subjected to two distinct versions for a selection processes where the kinematics equations of CEP processes were applied. The first version (v1) counted on the ordering of jet pairs based on their mass proximity to the one of the W boson. The second version (v2) counted on the choice of the highest pT jets in each event expecting to obtain better correlation with the event vertex. The hadronic decay of both W bosons, requiring the presence of 4 jets in each event, proved to be a major limitation in searching for signal. Version v1 showed to be more efficient at eliminating background and pileup than v2, though the ordering criterion had little impact due to few events having 5 or more jets. For this reason, v1 was chosen to obtain the expected significance of S/√ B ≈ 10−2 for both anomalous couplings and SM signal. This value is expected to increase in further analysis with a better understanding on the background composed of 4 jets.