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Müller, Thomas (2010): Investigation of the High Mass Drell Yan Spectrum with ATLAS. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

The Large Hadron Collider started data taking at the end of 009 and an integrated luminosity of 1 fb^-1 is hoped for by the end of 2011. A precise measurement of the high mass Drell Yan spectrum offers a good opportunity for a model independent search for new physics. The muon channel is well suited for this, due to the clean signature and the good muon identification in the Muon Spectrometer. Previous studies at high dimuon masses neglected all background contributions. This study investigated the impact of background on the Drell Yan spectrum and it was found that top antitop decays are the most important contribution. Various selection cuts to suppress those background contributions were studied. A method to take systematic uncertainties into account, whilst optimising these selection cuts, has been developed. It was shown that two additional selection cuts based on b-tagging and Missing Transverse Energy (MET) will reduce the overall uncertainty for a bin from 200 GeV to 300 GeV from 19.1% to 17.2% for an integrated luminosity of 50 pb^-1. An important aspect of this analysis is to ensure that the efficiency for all selection cuts remains stable at very high dimuon masses of up to 1 TeV. This is not the case for the conventional MET, so a derived variable has been introduced and tested.

Abstract

Der Large Hadron Collider hat Ende 2009 mit der Datennahme begonnen und man hofft auf eine integrierte Luminosität von 1 fb^-1 bis Ende 2011. Eine präzise Messung des Drell Yan Spektrums bietet eine gute Möglichkeit für eine modellunabhängige Suche nach neuer Physik. Der Myon-Kanal ist für eine derartige Suche aufgrund der klaren Signatur und der guten Myon-Identifikation im Myonenspektrometer gut geeignet. Bisherige Studien haben die Beiträge des Untergrunds vernachlässigt. In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss von Untergrund auf das Drell Yan Spektrum untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass der Zerfall von top antitop den wichtigsten Beitrag zum Untergrund liefert. Um den Untergrund zu reduzieren wurden verschiedene Auswahlkriterien studiert. Es wurde eine Methode zur Optimierung der Auswahlkriterien entwickelt, die auch den Einfluss von systematischen Unsicherheiten berücksichtigt. Durch die Einführung zweier zusätzlicher Auswahlkriterien, basierend auf b-Tagging und fehlender Transversalenergie (MET), kann der Gesamtfehler im Bereich von 200 GeV bis 300 GeV bei einer integrierten Luminosität von 50 pb^-1 von 19.1% auf 17.2% reduziert werden. Ein wichtiger Aspekt dieser Analyse ist es, sicherzustellen, dass die Effizienz für alle Auswahlkriterien auch für sehr hohe Di-Myonen-Massen von bis zu 1 TeV gleichbleibend hoch ist. F¨ur die herkömmliche Definition von MET ist dies nicht der Fall. Daher wurde eine von MET abgeleitete Variable eingeführt und getestet.