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Ebke, Johannes (2012): Measurement of the W+W- diboson production cross-section with the ATLAS Experiment at the Large Hadron Collider. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

This thesis presents the first measurement of the $\ww$ production cross section in proton-proton collisions at $\sqrt{s} = 7 \TeV$ using the complete data set of $4.7 \ifb$ collected by the ATLAS detector at the LHC in the year 2011. Three di-leptonic decay channels of the $\ww$ pairs are used for this analysis: decays into two electrons, two muons, and decays into one electron and one muon. For each channel, a region with a high fraction of $\ww$ events is selected and contributions from background processes are estimated using Monte Carlo simulations and data-driven techniques. In total, 1524 $\ww$ candidate events are selected, with an estimated background of \mbox{$545 \pm 52$ events}. The result of the measurement is: $$\sigma (pp \rightarrow \ww) = 52.6 \pm 2.1 \text{(stat)} \pm 4.5 \text{(syst)} \pm 2.1 \text{(lumi)} \pb$$ This is compatible with the Standard Model cross-section prediction at next-to-leading order of $\sigma (pp \rightarrow \ww) = 47.0^{+2.0}_{-1.5}$ pb.

Abstract

In dieser Arbeit wird die erste Messung des $\ww$-Produktions\-wirkungs\-querschnitts bei Proton-Proton-Kollisionen mit $\sqrt{s} = 7 \TeV$ vorgestellt, die den vollst{\"a}ndigen Datensatz von $4.7 \ifb$ der Daten des ATLAS-Experiments am LHC aus dem Jahr 2011 benutzt. F{\"u}r diese Analyse werden drei Zerfallskan{\"a}le des $\ww$-Paares verwendet: Zerf{"a}lle in zwei Elektronen, in zwei Myonen und Zerf{"a}lle in ein Elektron und ein Myon. In jedem Kanal wird eine Region im Phasenraum mit einem hohen Anteil an $\ww$-Zerf{"a}llen definiert und Beitr{"a}ge von Untergrundprozessen in dieser Region werden sowohl durch Monte-Carlo-Simulationen als auch durch datenbasierte Methoden abgesch{"a}tzt. Insgesamt fallen 1524 $\ww$-Kandidaten in die Signalregion, mit einem erwarteten Untergrund von $545 \pm 52$ Ereignissen. Das Ergebnis der Messung ist $$\sigma (pp \rightarrow \ww) = 52.6 \pm 2.1 \text{(stat)} \pm 4.5 \text{(syst)} \pm 2.1 \text{(lumi)} \pb$$ Dieses Ergebnis ist vergleichbar mit der Standardmodellvorhersage n{"a}chstf{"u}hrender Ordnung, $\sigma (pp \rightarrow \ww) = 47.0^{+2.0}_{-1.5}$ pb.