Medida de la sección eficaz de producción del proceso ww en colisiones pp a sqrt(s) = 7 tev en el experimento cms del lhc

Résumé

El Modelo Estándar de partículas (ME) ha sido, hasta la fecha, un modelo comprobado experimentalmente, con una precisión muy alta en algunos casos. Esta teoría explica de manera satisfactoria las interacciones Débil, Electromagnética y Fuerte; además, ha predicho la existencia de partículas descubiertas posteriormente. A pesar de todos sus éxitos, el origen de la masa de las partículas es, a día de hoy, desconocido. Se han propuesto diferentes teorías, pero ninguna de ellas ha sido aún confirmada. Una de estas teorías, aceptada dentro del marco del Modelo Estándar, es el Mecanismo de Higgs, que propone la introducción de un campo escalar que induce la rotura espontánea de la simetría, proporcionando de esta manera masa a las partículas. La partícula asociada a este campo es el bosón de Higgs, con spín-0. Uno de los propósitos del "Large Hadron Collider" (LHC), o Gran Colisionador de Hadrones, es dilucidar este problema, bien descubriendo el bosón de Higgs, en caso de que exista, o con cualquier otra solución. El acelerador fue diseñado para proporcionar colisiones al mayor centro de masas conseguido hasta la fecha. Antes de que cualquier descubrimiento se pueda llevar a cabo, se necesitan sentar las bases del Modelo Estándar. La mayoría de los procesos conocidos deben ser observados de nuevo, con los diferentes detectores colocados en el anillo del LHC, para búsquedas de nueva física. Uno de los fondos principales para muchos procesos, junto con la producción de quarks top y Drell-Yan, es el proceso WW. En esta Tesis se presenta el análisis llevado a cabo con el fin de obtener el valor de la sección eficaz del proceso WW a una energía de centro de masas de 7 TeV, medida hecha con el detector "Compact Muon Solenoid" (CMS), o Solenoide Compacto de Muones, con datos obtenidos durante el año 2011, cuya luminosidad integrada correspondiente es 4.92 /fb. El proceso WW es muy interesante, pues es una prueba del Modelo Estándar. Tiene dos modos de producción: fusión de dos gluones, gg, y aniquilación de un quark con un antiquark, q-antiq . El segundo caso se puede dar vía canal-s o canal-t a bajo orden. El canal-s es sensible a medidas de acoplamientos trilineales de bosones gauge ("trilinear gauge couplings", o TGC) en vértices WWZ y WWgamma, predichos en el ME. Cualquier desviación en estos acoplamientos, o valores anómalos de los TGC, podría indicar el descubrimiento de nueva física. En el caso de búsquedas del bosón de Higgs, el proceso WW es el fondo principal para el descubrimiento o exclusión en el rango medio de masas, con 140 < mH < 180 GeV, para el cual el canal de desintegración H --> WW es el más favorable. El proceso WW se estudia en el estado final totalmente lept\'onico, cuando los dos bosones W se desintegran a un leptón y un neutrino. Los leptones considerados en este caso son los muones y los electrones (la desintegración del tau se incluye cuando éste se desintegra a uno de los otros leptones). Por lo tanto, en el estado final se esperan dos leptones aislados de alto momento transverso y cargas opuestas, una cantidad significativa de energía transversa faltante, \MET (debido a la presencia de los neutrinos, que no son detectados) y nula actividad hadrónica de alto momento. Para los fondos principales, W+jets, Drell-Yan y top, se diseñaron métodos basados en datos para estimar su contribución final en la región de señal, ya que la predicción dada por la simulación de Monte Carlo (MC) no es lo suficientemente veraz, debido a la rápida evolución en las condiciones de luminosidad instantánea en el acelerador. Las eficiencias de leptones, incluyendo identificación, aislamiento y disparador ("trigger"), se han medido tanto para datos como para MC utilizando el método del etiqueta y prueba ("Tag & Probe") con la resonancia del bosón Z. Los factores de escala para corregir la simulación según lo observado en datos se utilizan para modelar correctamente según por condiciones reales en el detector. Se estudian, además, diferentes fuentes de errores sistemáticos, separados en varias categorías: métodos de estimación de fondos en datos, descripción experimental de las variables y eficiencia de la señal, y por último, la incertidumbre en las predicciones teóricas. Finalmente, una vez se han tenido en cuenta todos los ingredientes mencionados, se estima la sección eficaz de producción del proceso WW con un método de cuenta de sucesos y se obtienen las conclusiones finales.