Combination of the top-quark mass measurements from the Tevatron collider

The top quark is the heaviest known elementary particle, with a mass about 40 times larger than the mass of its isospin partner, the bottom quark. It decays almost 100% of the time to a W boson and a bottom quark. Using top-antitop pairs at the Tevatron proton-antiproton collider, the CDF and D0 Collaborations have measured the top quark's mass in different final states for integrated luminosities of up to 5.8fb -1. This paper reports on a combination of these measurements that results in a more precise value of the mass than any individual decay channel can provide. It describes the treatment of the systematic uncertainties and their correlations. The mass value determined is 173.18±0.56(stat)±0.75(syst)GeV or 173.18±0.94GeV, which has a precision of ±0.54%, making this the most precise determination of the top-quark mass. © 2012 American Physical Society.

Procura de sinal de dimensões extras universais em colisões próton-antipróton

Pós-graduação em Física - IFT

Stringent limits on top-quark compositeness from t(t)over-bar production at the Tevatron and the LHC

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Limits on anomalous top-quark gauge couplings from Tevatron and LHC data

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Suche nach Endzuständen mit zwei Leptonen und fehlender transversaler Energie in pp-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 1.96 TeV

In der vorliegenden Arbeit wurden Daten aus Proton-Antiproton-Kollisionen analysiert, die im Zeitraum von April 2002 bis März 2004 mit dem DO-Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s) = 1.96 TeV am Tevatron-Beschleuniger am Fermi National Accelerator Laboratory aufgezeichnet wurden. Je nach Analyse entsprechen die verwendeten Datensätze integrierten Luminositäten von 158-252 pb^-1. Die Ereignisse wurden auf die Existenz von Higgs-Bosonen und Charginos und Neutralinos untersucht. Außerdem wurde eine Messung des Wirkungsquerschnittes der Paarproduktion von W-Bosonen durchgeführt. Für die Suchen nach Higgs-Bosonen wurden leptonische Endzustände mit zwei Elektronen bzw. einem Elektron und einem Myon untersucht, wie sie bei Zerfällen von Higgs-Bosonen über zwei W-Bosonen erwartet werden. Wegen des momentan zur Verfügung stehenden geringen Datensatzes ist nur möglich, die Daten auf die Existenz von Higgs-Bosonen zu untersuchen, wie sie innerhalb alternativer Modelle vorhergesagt werden. Aufgrund größerer Produktionswirkungsquerschnitte werden die Higgs-Bosonen mit erhöhter Rate erzeugt und werden somit schon bei niedrigen integrierten Luminositäten zugänglich. Bei der durchgeführten Analyse wurde eine gute Übereinstimmung der beobachteten Ereignisse mit der Erwartung aus Prozessen des Standardmodells gefunden. Da keine Evidenz für die Existenz von Higgs-Bosonen beobachtet wurde, wurden die Ergebnisse verwendet, um mit einem Vertrauensniveau von 95% eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis anzugeben. Durch eine Kombination der ee-, emu- und mumu-Endzustände erhält man eine obere Grenze zwischen 5.7 und 40.3 pb im Higgs-Massenbereich von 100-200 GeV. Die Ergebnisse zeigen, daß auch der hier verwendete Datensatz noch zu klein ist, um auch Higgs-Bosonen im Rahmen der alternativen Modelle zu entdecken bzw. auszuschließen. Um die assoziierte Produktion von Charginos und Neutralinos nachzuweisen, wurden ebenfalls Endzustände mit einem Elektron und einem Myon untersucht. Zur Verbesserung der Sensitivität wurde eine Kombination mit Analysen in ee- und mumu-Endzuständen durchgeführt. Da auch hier eine gute Konsistenz mit der Erwartung der Untergrundprozesse innerhalb des Standardmodells gefunden wurde, wurden ebenso obere Grenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis gesetzt. Die Ergebnisse werden im Rahmen des mSUGRA-Modells interpretiert. Es ergeben sich obere Grenzen zwischen 0.46 und 0.63 pb für Charginomassen im Bereich von 97 GeV bis 114 GeV. Dies stellt eine deutliche Verbesserung der bei früheren Messungen bei DO erhaltenen Ausschlußgrenzen dar. Allerdings ist es wiederum aufgrund des geringen Datensatzes nicht möglich, Punkte im mSUGRA-Parameterraum oberhalb der bei LEP gefundenen Grenzen auszuschließen. Die Ergebnisse können auch verwendet werden, um allgemeinere SUSY-Modelle einzuschränken, die ebenfalls entsprechende Beziehungen zwischen den Chargino- und Neutralino-Massen erfüllen. Den Hauptuntergrund bei diesen Suchen stellt die Paarproduktion von W-Bosonen dar. Es wurde zum ersten Mal im Rahmen des DO-Experimentes eine Messung des Wirkungsquerschnittes der W-Paarproduktion mit einer Signifikanz von mehr als 3 sigma durchgeführt. Es wird eine gute Übereinstimmung mit der Next-to-leading-order-Vorhersage der Theorie gefunden. Kombiniert man die ee-, emu- und mumu-Endzustände, ergibt sich ein Wirkungsquerschnitt von sigma(WW) = 13.35+4.65-3.99(stat) +0.77-1.05(syst) +-0.87(Lum) pb.

Suche nach einem leichten Higgs-Boson im Kanal WH ev e bb in pp-Kollisionen bei s=1.96 TeV am DO-Detektor des Tevatron

Eine wichtige Komponente des Standardmodells der Teilchenphysik bildet der Higgs-Mechanismus, der benötigt wird um den vom Standardmodell beschriebenen Teilchen Masse zu verleihen. Dieser Mechanismus beinhaltet jedoch ein weiteres schweres Elementarteilchen das bislang noch nich beobachtet werden konnte. Die Suche nach diesem Teilchen ist eines Hauptziele der derzeitigen Forschung an Teilchenbeschleunigern. Diese Arbeit untersucht die vom D0-Detektor am Tevatron des Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) aufgezeichneten Daten von ppbar-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt{s}=1.96 TeV, um im Kanal WH -> enu bb nach einem leichten Higgs-Boson zu suchen. Darüber hinaus wird der Produktionswirkungsquerschnitt der Wbb-Produktion ermittelt. Für die Analyse stand eine integrierte Luminosität von L=255pb^{-1} zur Verfügung. Zur Selektion dieser Prozesse, werden Ereignisse ausgewählt, die Elektronen und fehlenden Transversalimpuls enthalten, sowie mindestens zwei Jets, die sich als b-Jets identifizieren lassen. Um eine effiziente Selektion zu erhalten, wurden Schnitte auf verschiedene Kenngrößen entwickelt, getestet und optimiert. Aus den selektierten Ereignissen wird der Wbb-Wirkungsquerschnitt ermittelt, der für Ereignisse angegeben wird, in denen die b-Quarks p_T>8 GeV und |eta|<3 erfüllen. Der unter Berücksichtigung des Verzweigungsverhältnisses BR(W->enu)=0.108 errechnete Wert ist sigma(Wbb)=21.8 pb (+15.5; -20.0 pb(sys+stat)). Wegen der geringen Signifikanz der Messung von etwa 1.2sigma wurden die Ereigniszahlen auch zur Berechnung einer oberen Grenze auf den Wirkungsquerschnitt verwendet, die sich bei einem Konfidenzniveau von 95% zu sigma^95(Wbb)=60.9pb ergibt. Ebenso wurden Grenzen auf den WH-Produktionswirkungsquerschnitt ermittelt. Dafür wurde die statistische Methode von Feldman und Cousins angewandt, nachdem sie nach den Vorschlägen von Conrad et al. erweitert worden war, um systematische Unsicherheiten zu berücksichtigen. Für ein Standardmodell Higgs-Boson der Masse 115 GeV kann eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt von sigma^{95} (WH)=12.2pb angegeben werden. Für höhere Massen bis 135 GeV werden ähnliche Grenzen ermittelt.

Measurement of low pT D0 meson production cross section at CDF II

In this thesis we present a study of the D0 meson (through one of its two-body decay channel, D0 → Kπ) collected by the CDF II experiment at the Tevatron pp ̄ collider at Fermilab. In particular we measured the differential production cross section as a function of the transverse momentum down to pT = 1.5 GeV/c.

The ArgoNeuT detector in the NuMI low-energy beam line at Fermilab

The ArgoNeuT liquid argon time projection chamber has collected thousands of neutrino and anti-neutrino events during an extended run period in the NuMI beam-line at Fermilab. This paper focuses on the main aspects of the detector layout and related technical features, including the cryogenic equipment, time projection chamber, read-out electronics, and off-line data treatment. The detector commissioning phase, physics run, and first neutrino event displays are also reported. The characterization of the main working parameters of the detector during data-taking, the ionization electron drift velocity and lifetime in liquid argon, as obtained from through-going muon data complete the present report.

Proceedings of the Drell Yan Workshop, Fermilab, October 7 and 8, 1982.

Mode of access: Internet.

Pions to quarks : particle physics in the 1950s : based on a Fermilab symposium /

Mode of access: Internet.

Production of psi(2S) Mesons in ppbar Collisions at 1.96 TeV

We have measured the differential cross section for the inclusive production of psi(2S) mesons decaying to mu^{+} mu^{-1} that were produced in prompt or B-decay processes from ppbar collisions at 1.96 TeV. These measurements have been made using a data set from an integrated luminosity of 1.1 fb^{-1} collected by the CDF II detector at Fermilab. For events with transverse momentum p_{T} (psi(2S)) > 2 GeV/c and rapidity |y(psi(2S))| psi(2S)X) Br(psi(2S) -> mu^{+} mu^{-}) to be 3.29 +- 0.04(stat.) +- 0.32(syst.) nb.

Observation of exclusive charmonium production and gamma+gamma to mu+mu- in p+pbar collisions at sqrt{s} = 1.96 TeV

We have observed the reactions p+pbar --> p+X+pbar, with X being a centrally produced J/psi, psi(2S) or chi_c0, and gamma+gamma --> mu+mu-, in proton- antiproton collisions at sqrt{s} = 1.96 TeV using the Run II Collider Detector at Fermilab. The event signature requires two oppositely charged muons, each with pseudorapidity |eta| mu+mu-. Events with a J/psi and an associated photon candidate are consistent with exclusive chi_c0 production through double pomeron exchange. The exclusive vector meson production is as expected for elastic photo- production, gamma+p --> J/psi(psi(2S)) + p, which is observed here for the first time in hadron-hadron collisions. The cross sections ds/dy(y=0) for p + pbar --> p + X + pbar with X = J/psi, psi(2S) orchi_c0 are 3.92+/-0.62 nb, 0.53+/-0.14 nb, and 75+/-14 nb respectively. The cross section for the continuum, with |eta(mu+/-)|

Measurement of Particle Production and Inclusive Differential Cross Sections in pbar{p} Collisions at sqrt{s}=1.96 TeV

We report a set of measurements of particle production in inelastic pbar{p} collisions collected with a minimum-bias trigger at the Tevatron Collider with the CDF II experiment. The inclusive charged particle transverse momentum differential cross section is measured, with improved precision, over a range about ten times wider than in previous measurements. The former modeling of the spectrum appears to be incompatible with the high particle momenta observed. The dependence of the charged particle transverse momentum on the event particle multiplicity is analyzed to study the various components of hadron interactions. This is one of the observable variables most poorly reproduced by the available Monte Carlo generators. A first measurement of the event transverse energy sum differential cross section is also reported. A comparison with a Pythia prediction at the hadron level is performed. The inclusive charged particle differential production cross section is fairly well reproduced only in the transverse momentum range available from previous measurements. At higher momentum the agreement is poor. The transverse energy sum is poorly reproduced over the whole spectrum. The dependence of the charged particle transverse momentum on the particle multiplicity needs the introduction of more sophisticated particle production mechanisms, such as multiple parton interactions, in order to be better explained.

Measurement of particle production and inclusive differential cross sections in pp̅ collisions at √s=1.96 TeV

We report a set of measurements of particle production in inelastic pbar{p} collisions collected with a minimum-bias trigger at the Tevatron Collider with the CDF II experiment. The inclusive charged particle transverse momentum differential cross section is measured, with improved precision, over a range about ten times wider than in previous measurements. The former modeling of the spectrum appears to be incompatible with the high particle momenta observed. The dependence of the charged particle transverse momentum on the event particle multiplicity is analyzed to study the various components of hadron interactions. This is one of the observable variables most poorly reproduced by the available Monte Carlo generators. A first measurement of the event transverse energy sum differential cross section is also reported. A comparison with a Pythia prediction at the hadron level is performed. The inclusive charged particle differential production cross section is fairly well reproduced only in the transverse momentum range available from previous measurements. At higher momentum the agreement is poor. The transverse energy sum is poorly reproduced over the whole spectrum. The dependence of the charged particle transverse momentum on the particle multiplicity needs the introduction of more sophisticated particle production mechanisms, such as multiple parton interactions, in order to be better explained.