Atlas inner detector alignment and analysis of the wtb vertex structure with single top quarks

Resumen

This thesis can be divided in to two different parts: one is about the alignment of the ATLAS Inner Detector, and the other one about studies of the Wtb vertex using single top quark events. The first part presents the techniques used to align the ATLAS ID and the upgrades implemented in the alignment framework during LHC Run-II. Dynamic displacements and deformations of ID subdetectors take place during the data taking, compromising the quality of the recorded data. The two more relevant movements or deformations of the ID are a vertical displacement of the Pixel and the bowing of the IBL. Time-dependent corrections have been implemented in the automatic alignment performed at the Calibration Loop each time a new run is recorded. These dynamic corrections are able to correct for both misalignments. It removes the impact that these time-dependent misalignments have in the data. Despite of the harsher conditions of the ID during LHC Run-II, thanks to the upgrades performed in the alignment framework, a similar alignment performance to the one of Run-I has been achieved. Finally, in order to profit the computing resources of Tier-0, a new alignment machinery has been developed allowing the sending of aligment jobs to the Tier-0 system. The second part covers the studies performed about the structure of the Wtb vertex using single top quark events produced in the t-channel. The analysis uses 20.2 ifb of ATLAS data from 2012 at a centre of mass energy of 8 TeV. The selected events contain one isolated electron or muon, large missing transverse momentum and exactly two jets, of which one is tagged as a b-jet. A cut-based analysis has been developed in order to discriminate the signal events from the background contributions. Several polarization observables have been measured with this events. The polarization observables are measured from asymmetries of various angular distributions unfolded at parton level. Most of the angular distributions have been unfolded with unfolding correction based on Standard Model simulations. In the other hand, for the extraction of three asymmetries, model-independent corrections derived through an interpolation method developed for this analysis have been used. These asymmetries have been used to set limits on the values of Wtb anomalous couplings. Limits on the real and imaginary part of the anomalous coupling gR have been set, using several measured asymmetries. The extracted limits on the imaginary part of gR improve the most recently published limits. In the other hand, the extracted limit in the real part of gR is not as precise as other published measurements. In both cases, the limtis set are compatible with the Standard Model preditions for the real and imaginary part of gR. ########################################################################################## Esta tesis puede ser dividida en dos partes diferentes: La primera trata sobre el alineamiento del detector interno de ATLAS, y la segunda sobre el estudio de la estructura del vértice Wtb mediante el uso de quarks top producidos en solitario. La primera parte presenta las técnicas utilizadas para alinear el detector interno de ATLAS, así como las mejoras implementadas en algoritmo de alineamiento durante el Run-II del LHC. Durante la toma de datos, tienen lugar en el detector interno diversos movimientos y deformaciones dinámicos que comprometen la calidad de los datos recogidos. Los dos más relevantes son un movimiento vertical del detector de Píxeles, y el combado del IBL. En el alineamiento automático llevado en el Calibration Loop cada vez que se graban nuevos datos, han sido implementadas correcciones de alineamiento dinámicas, capaces de corregir tanto el movimiento del Píxel como el combado del IBL. Este alineamiento elimina el impacto que tienen dichas deformaciones en la calidad de los datos. A pesar de las condiciones mas adversas del detector interno durante el Run-II, gracias a las mejoras llevadas a cabo en el alineamiento, se logra un rendimiento similar al logrado durante el Run-I. Finalmente, con el fin de utilizar el poder computacional del Tier-0, se ha desarrollado una nueva maquinaria de alineamiento que permite el envío de trabajos al sistema del Tier-0. La segunda parte presenta los estudios sobre la estructura del vértice Wtb llevados a cabo con eventos provenientes de la producción de quarks top en solitario a través del vértice Wtb. El análisis usa 20,2 ifb de datos grabados en 2012 por ATLAS a partir de colisiones protón-protón a 8 TeV del LHC. los eventos seleccionados contienen un leptón aislado (electrón o muón), una gran cantidad de momento transverso perdido y exactamente dos jets, uno de ellos etiquetado como procedente de un quark b. Con el objetivo de discriminar la señal del fondo, se ha desarrolado un sistema de cortes. Utilizando estos eventos se han medido diversos observables de polarización del quark top y del bosón W. Estos son extraidos de asimetrías en diversas distribuciones angulares, las cuales son deconvolucionadas a nivel partón. La mayoría de las asimetrías han sido deconvolucionadas utilizando correcciones obtenidas de una muestra de Monte Carlo con los valores del modelo estándar para el vértice Wtb. Por otro lado, para la deconvolución de tres asimetrías, con las que se pretende establecer límites a diversos acoplamientos anómalos, se ha desarrollado una técnica de deconvolución específica. Esta calcula las correcciones a utilizar mediante la interpolación de las correcciones de muestras simuladas con valores anómalos de los acoplamientos. Utilizando las asimetrías obtenidas, se han establecido límites a los valores permitidos para la parte real e imaginaria de gR. Los límites a la parte imaginaria mejoran los límites anteriormente publicados. Por otra parte, los límites obtenidos en la parte real no son tan precisos como otras medidas ya publicadas, ya que esta componente puede medirse a través de la producción por pares del quark top, donde hay mayor estadística disponible. En ambos casos, la predicción del modelo estándar es compatible con los límites obtenidos.