Measurements of jet multiplicity and differential production cross sections of Z plus jets events in proton-proton collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for supersymmetry using razor variables in events with b-tagged jets in pp collisions at root s=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for stealth supersymmetry in events with jets, either photons or leptons, and low missing transverse momentum in pp collisions at 8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Searches for supersymmetry based on events with b jets and four W bosons in pp collisions at 8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for physics beyond the standard model in events with two leptons, jets, and missing transverse momentum in pp collisions at root s=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of electroweak production of two jets in association with a Z boson in proton-proton collisions at root s=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for standard model production of four top quarks in the lepton plus jets channel in pp collisions at root S=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of the top-quark mass in all-jets t(t)over-bar events in pp collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Nuclear astrophysics: nucleosynthesis in the Universe

Nuclear astrophysics is a relatively young science; it is about half a century old. It is a multidisciplinary subject, since it combines nuclear physics with astrophysics and observations in astronomy. It also addresses fundamental issues in astrobiology through the formation of elements, in particular those required for a carbon-based life. In this paper, a rapid overview of nucleosynthesis is given, mainly from the point of view of nuclear physics. A short historical introduction is followed by the definition of the relevant nuclear parameters, such as nuclear reaction cross sections, astrophysical S-factors, the energy range defined by the Gamow peak and reaction rates. The different astrophysical scenarios that are the sites of nucleosynthesis, and different processes, cycles and chains that are responsible for the building of complex nuclei from the elementary hydrogen nuclei are then briefly described. Received 28 February 2012, accepted 5 April 2012, first published online 9 May 2012

Potential of a neutrino detector in the ANDES underground laboratory for geophysics and astrophysics of neutrinos

The construction of the Agua Negra tunnels that will link Argentina and Chile under the Andes, the world's longest mountain range, opens the possibility of building the first deep underground laboratory in the Southern Hemisphere. This laboratory has the acronym ANDES (Agua Negra Deep Experiment Site) and its overburden could be as large as similar to 1.7 km of rock, or 4500 mwe, providing an excellent low background environment to study physics of rare events like the ones induced by neutrinos and/or dark matter. In this paper we investigate the physics potential of a few kiloton size liquid scintillator detector, which could be constructed in the ANDES laboratory as one of its possible scientific programs. In particular, we evaluate the impact of such a detector for the studies of geoneutrinos and Galactic supernova neutrinos, assuming a fiducial volume of 3 kilotons as a reference size. We emphasize the complementary roles of such a detector to the ones of the Northern Hemisphere neutrino facilities, given the advantages of its geographical location.

CENTAURUS A: THE EXTRAGALACTIC SOURCE OF COSMIC RAYS WITH ENERGIES ABOVE THE KNEE

The origin of cosmic rays at all energies is still uncertain. In this paper, we present and explore an astrophysical scenario to produce cosmic rays with energy ranging from below 10(15) to 3 x 10(20) eV. We show here that just our Galaxy and the radio galaxy Cen A, each with their own galactic cosmic-ray particles but with those from the radio galaxy pushed up in energy by a relativistic shock in the jet emanating from the active black hole, are sufficient to describe the most recent data in the PeV to near ZeV energy range. Data are available over this entire energy range from the KASCADE, KASCADE-Grande, and Pierre Auger Observatory experiments. The energy spectrum calculated here correctly reproduces the measured spectrum beyond the knee and, contrary to widely held expectations, no other extragalactic source population is required to explain the data even at energies far below the general cutoff expected at 6 x 10(19) eV, the Greisen-Zatsepin-Kuz'min turnoff due to interaction with the cosmological microwave background. We present several predictions for the source population, the cosmic-ray composition, and the propagation to Earth which can be tested in the near future.

Mesoscale dynamics and boundary-layer structure in topographically forced low-level jets

Two types of mesoscale wind-speed jet and their effects on boundary-layer structure were studied. The first is a coastal jet off the northern California coast, and the second is a katabatic jet over Vatnajökull, Iceland. Coastal regions are highly populated, and studies of coastal meteorology are of general interest for environmental protection, fishing industry, and for air and sea transportation. Not so many people live in direct contact with glaciers but properties of katabatic flows are important for understanding glacier response to climatic changes. Hence, the two jets can potentially influence a vast number of people. Flow response to terrain forcing, transient behavior in time and space, and adherence to simplified theoretical models were examined. The turbulence structure in these stably stratified boundary layers was also investigated. Numerical modeling is the main tool in this thesis; observations are used primarily to ensure a realistic model behavior. Simple shallow-water theory provides a useful framework for analyzing high-velocity flows along mountainous coastlines, but for an unexpected reason. Waves are trapped in the inversion by the curvature of the wind-speed profile, rather than by an infinite stability in the inversion separating two neutral layers, as assumed in the theory. In the absence of blocking terrain, observations of steady-state supercritical flows are not likely, due to the diurnal variation of flow criticality. In many simplified models, non-local processes are neglected. In the flows studied here, we showed that this is not always a valid approximation. Discrepancies between simulated katabatic flow and that predicted by an analytical model are hypothesized to be due to non-local effects, such as surface inhomogeneity and slope geometry, neglected in the theory. On a different scale, a reason for variations in the shape of local similarity scaling functions between studies is suggested to be differences in non-local contributions to the velocity variance budgets.

Experimental analysis of coaxial jets: instability, flow and mixing characterization

The velocity and mixing field of two turbulent jets configurations have been experimentally characterized by means of cold- and hot-wire anemometry in order to investigate the effects of the initial conditions on the flow development. In particular, experiments have been focused on the effect of the separation wall between the two streams on the flow field. The results of the experiments have pointed out that the wake behind a thick wall separating wall has a strong influence on the flow field evolution. For instance, for nearly unitary velocity ratios, a clear vortex shedding from the wall is observable. This phenomenon enhances the mixing between the inner and outer shear layer. This enhancement in the fluctuating activity is a consequence of a local absolute instability of the flow which, for a small range of velocity ratios, behaves as an hydrodynamic oscillator with no sensibility to external perturbations. It has been suggested indeed that this absolute instability can be used as a passive method to control the flow evolution. Finally, acoustic excitation has been applied to the near field in order to verify whether or not the observed vortex shedding behind the separating wall is due to a global oscillating mode as predicted by the theory. A new scaling relationship has been also proposed to determine the preferred frequency for nearly unitary velocity ratios. The proposed law takes into account both the Reynolds number and the velocity ratio dependence of this frequency and, therefore, improves all the previously proposed relationships.

Measurement of the pair production of b-jets in proton-proton collisions at root out s = 7 TeV with the ATLAS detector

In hadronischen Kollisionen entstehen bei einem Großteil der Ereignisse mit einem hohen Impulsübertrag Paare aus hochenergetischen Jets. Deren Produktion und Eigenschaften können mit hoher Genauigkeit durch die Störungstheorie in der Quantenchromodynamik (QCD) vorhergesagt werden. Die Produktion von \textit{bottom}-Quarks in solchen Kollisionen kann als Maßstab genutzt werden, um die Vorhersagen der QCD zu testen, da diese Quarks die Dynamik des Produktionsprozesses bei Skalen wieder spiegelt, in der eine Störungsrechnung ohne Einschränkungen möglich ist. Auf Grund der hohen Masse von Teilchen, die ein \textit{bottom}-Quark enthalten, erhält der gemessene, hadronische Zustand den größten Teil der Information von dem Produktionsprozess der Quarks. Weil sie eine große Produktionsrate besitzen, spielen sie und ihre Zerfallsprodukte eine wichtige Rolle als Untergrund in vielen Analysen, insbesondere in Suchen nach neuer Physik. In ihrer herausragenden Stellung in der dritten Quark-Generation könnten sich vermehrt Zeichen im Vergleich zu den leichteren Quarks für neue Phänomene zeigen. Daher ist die Untersuchung des Verhältnisses zwischen der Produktion von Jets, die solche \textit{bottom}-Quarks enthalten, auch bekannt als $b$-Jets, und aller nachgewiesener Jets ein wichtiger Indikator für neue massive Objekte. In dieser Arbeit werden die Produktionsrate und die Korrelationen von Paaren aus $b$-Jets bestimmt und nach ersten Hinweisen eines neuen massiven Teilchens, das bisher nicht im Standard-Modell enthalten ist, in dem invarianten Massenspektrum der $b$-Jets gesucht. Am Large Hadron Collider (LHC) kollidieren zwei Protonenstrahlen bei einer Schwerpunktsenergie von $\sqrt s = 7$ TeV, und es werden viele solcher Paare aus $b$-Jets produziert. Diese Analyse benutzt die aufgezeichneten Kollisionen des ATLAS-Detektors. Die integrierte Luminosität der verwendbaren Daten beläuft sich auf 34~pb$^{-1}$. $b$-Jets werden mit Hilfe ihrer langen Lebensdauer und den rekonstruierten, geladenen Zerfallsprodukten identifiziert. Für diese Analyse müssen insbesondere die Unterschiede im Verhalten von Jets, die aus leichten Objekten wie Gluonen und leichten Quarks hervorgehen, zu diesen $b$-Jets beachtet werden. Die Energieskala dieser $b$-Jets wird untersucht und die zusätzlichen Unsicherheit in der Energiemessung der Jets bestimmt. Effekte bei der Jet-Rekonstruktion im Detektor, die einzigartig für $b$-Jets sind, werden studiert, um letztlich diese Messung unabhängig vom Detektor und auf Niveau der Hadronen auswerten zu können. Hiernach wird die Messung zu Vorhersagen auf nächst-zu-führender Ordnung verglichen. Dabei stellt sich heraus, dass die Vorhersagen in Übereinstimmung zu den aufgenommenen Daten sind. Daraus lässt sich schließen, dass der zugrunde liegende Produktionsmechanismus auch in diesem neu erschlossenen Energiebereich am LHC gültig ist. Jedoch werden auch erste Hinweise auf Mängel in der Beschreibung der Eigenschaften dieser Ereignisse gefunden. Weiterhin können keine Anhaltspunkte für eine neue Resonanz, die in Paare aus $b$-Jets zerfällt, in dem invarianten Massenspektrum bis etwa 1.7~TeV gefunden werden. Für das Auftreten einer solchen Resonanz mit einer Gauß-förmigen Massenverteilung werden modell-unabhängige Grenzen berechnet.

Search for supersymmetry in final states with jets, missing transverse energy and one charged lepton with the ATLAS-experiment

Im Jahr 2011 wurde am Large Hadron Collider mit dem ATLAS Experiment ein Datensatz von 4.7 inversen Femtobarn bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV aufgezeichnet. Teil des umfangreichen Physikprogrammes des ATLAS Experiments ist die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells. Supersymmetrie - eine neue Symmetrie zwischen Bosonen und Fermionen - wird als aussichtsreichester Kandidat für neue Physik angesehen, und zahlreiche direkte und indirekte Suchen nach Supersymmetrie wurden in den letzten Jahrzehnten bereits durchgeführt. In der folgenden Arbeit wird eine direkte Suche nach Supersymmetrie in Endzuständen mit Jets, fehlender Transversalenergie und genau einem Elektron oder Myon durchgeführt. Der analysierte Datensatz von 4.7 inversen Femtobarn umfasst die gesamte Datenmenge, welche am ATLAS Experiment bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV aufgezeichnet wurde. Die Ergebnisse der Analyse werden mit verschiedenen anderen leptonischen Suchkanälen kombiniert, um die Sensitivität auf diversen supersymmetrischen Produktions- und Zerfallsmodi zu maximieren. Die gemessenen Daten sind kompatibel mit der Standardmodellerwartung, und neue Ausschlussgrenzen in verschiedenen supersymmetrischen Modellen werden berechnet.