Měření pozorovatelných citlivých na underlying event a studium jeho vlivu na určení hmoty top kvarku na urychlovači LHC

Abstract

Tato práce obsahuje dvě specializované analýzy, které se zabývají partonovými interakcemi jak v tvrdých tak v měkkých procesech. Nejprve je představeno měření dodatečné aktivity nazývané underlying event s využitím detektoru ATLAS a minimum bias dat z proton-protonových kolizí při těžišťové energii 13 TeV. Tato aktivita byla studována pomocí několika pozorovatelných jako například počet nabitých částic nebo jejich transverzální hybnost ve specifických regionech s jinou citlivostí na tento jev. Výsledky naměřených pozorovatelných byly opraveny na detektorové efekty a zahrnují systematické nejistoty z různých zdrojů s dominantním příspěvkem simulace materiálu v detektoru. Druhá analýza je věnována vlivu barevné rekonexe na hmotu top kvarku. Tento QCD efekt představuje barevnou výměnu mezi partony před tím, než se zformují do bezbarvých hadronů a mezonů a může vést na změnu finálních stavů. Několik modelů barevné výměny, implementovaných v Monte Carlo generátoru PYTHIA 8, bylo použito k určení vlivu barevné rekonexe na výslednou hmotu top kvarku. Studií rozptylu mezi těmito modely je možné určit teoretickou systematickou chybu způsobenou modelováním barevné výměny. K snížení této chyby bylo dodatečně studováno několik pozorovatelných, jejichž měřením by bylo možné dané modely zpřesnit.

This thesis introduces two separate analyses of parton interactions in both soft and hard processes. At first, ATLAS measurement of additional activity termed underlying event which includes effect of parton radiation and multi-parton interactions is provided using early minimum bias data from proton-proton collisions at 13 TeV. This activity was studied using several observables such as charged particle multiplicity or their transverse momentum in specific regions with different sensitivity to these phenomena. The measured distributions were corrected for detector effects and relevant systematic uncertainties were estimated. The second analysis concerns influence of the colour reconnection modeling on the top mass determination. This QCD effect represents colour exchanges between partons, before the process where colourless hadrons and mezons are formed and may lead to different final states. Various colour reconnection models embedded in Monte Carlo generator PYTHIA 8 were used to simulate mass of the top quark. By studying the spread between the models it is possible to estimate systematic uncertainty from modeling of colour reconnection. To reduce this uncertainty, potential sensitive observables were studied in order to constrain these models.