Investigation of properties of the top quark with the ATLAS experiment at LHC

Abstract

Tato disertační práce prezentuje měření diferenciálního účinného průřezu produkce párů kvarků top-antitop ve srážkách protonů s těžišťovou energií 8 TeV na experimentu ATLAS. Toto měření je provedeno pomocí událostí top-antitop v rozpadovém kanálu s jedním nabitým leptonem pro top kvarky s vysokou příční hybností. Měřený diferenciální účinný průřez je vyjádřen jako funkce příční hybnosti top kvarku na částicové a partonové úrovni. Změřená spektra jsou v souhlasu s předpovědí Standardního Modelu. V práci jsou popsané ex- perimentální metody používané pro toto měření s důrazem na rekonstrukci jetů a identifikace jetů pocházejících z fragmentace b-kvarků. Rekonstrukce jetů je ovlivněna srážkami více protonů (pileup) a je studováno potlačení těchto efektů. Je navržen nový způsob na odstranění pileup efektů, který je založen na metodách v současnosti používaných na LHC experimentech. Tato nová metoda účinně opravuje jety na úrovni jejich konstituentů. 1

This thesis presents the measurement of the differential cross section of the top-antitop pair production in proton-proton collisions at center-of-mass energy of 8 TeV at the ATLAS experiment. The measurement is performed for top-antitop events in the single lepton decay channel in the boosted topol- ogy. The measured differential cross section is expressed as a function of the top quark transverse momentum at particle level and at parton level. The mea- sured distributions are compatible with the theoretical predictions of the Standard Model. The experimental techniques used in this measurement are discussed with emphasis on the jet reconstruction and on the identification of jets originating from b-quark fragmentation. The jet reconstruction is influenced by simultane- ous proton-proton collisions (pileup), and the mitigation of these pileup effects is studied. A novel pileup subtraction technique for jets is proposed using an ex- tension of the methods currently being employed by the LHC experiments. The new method has a good performance in removing the pileup contributions at the level of jet constituents. 1