Search for flavor changing neutral currents via quark-gluon couplings in single top quark production using 2.3 fb(-1) of p(p)over-bar collisions

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of the normalized Z/gamma* -> mu(+)mu(-) transverse momentum distribution in p(p)over-bar collisions at root s=1.96 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for CP violation in B-s(0) -> mu(+) D-s(-) X decays in p(p)over-bar collisions at root s=1.96 TeV

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

Measurement of the forward-backward charge asymmetry in top-quark pair production

We present the first measurement of the integrated forward-backward charge asymmetry in top-quark-top-antiquark pair (t (t) over bar) production in proton-antiproton (p (p) over bar) collisions in the lepton+jets final state. Using a b-jet tagging algorithm and kinematic reconstruction assuming t (t) over bar +X production and decay, a sample of 0.9 fb(-1) of data, collected by the D0 experiment at the Fermilab Tevatron Collider, is used to measure the asymmetry for different jet multiplicities. The result is also used to set upper limits on t (t) over bar +X production via a Z' resonance.

Search for excited electrons in p(p)over-bar collisions at root s=1.96 TeV

We present the results of a search for the production of an excited state of the electron, e(*), in proton-antiproton collisions at root s = 1.96 TeV. The data were collected with the D0 experiment at the Fermilab Tevatron Collider and correspond to an integrated luminosity of approximately 1 fb(-1). We search for e(*) in the process p (p) over bar -> e(*)e, with the e(*) subsequently decaying to an electron plus photon. No excess above the standard model background is observed. Interpreting our data in the context of a model that describes e(*) production by four-fermion contact interactions and e(*) decay via electroweak processes, we set 95% C.L. upper limits on the production cross section ranging from 8.9 to 27 fb, depending on the mass of the excited electron. Choosing the scale for contact interactions to be Lambda = 1 TeV, excited electron masses below 756 GeV are excluded at the 95% C.L.

Search for a Fourth Generation t ' Quark in p(p)over-bar Collisions at root s=1.96 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Forward-backward asymmetry in top quark-antiquark production

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Search for a narrow t(t)over-bar resonance in p(p)over-bar collisions at root s=1.96 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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.

Measurement of the p(p)over-bar -> W plus b plus X production cross section at root s=1.96 TeV D0 Collaboration

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Deciphering 40 TeV rapidity gap physics with 2 TeV jet events

Rapidity gaps may provide an adequate signature for electroweak processes at supercolliders, including the production of the Higgs particle. We show how this important issue can be studied in the dijet final states of operating proton-antiproton colliders and present quantitative predictions.

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.

Messung der B s-Oszillation mit dem semileptonischen Zerfall B 0 s D - s (phi pi -) my + ny my mit dem D0-Detektor

Das Standardmodell (SM) der Teilchenphysik beschreibt sehr präzise die fundamentalen Bausteine und deren Wechselwirkungen (WW). Trotz des Erfolges gibt es noch offene Fragen, die vom SM nicht beantwortet werden können. Ein noch noch nicht abgeschlossener Test besteht aus der Messung der Stärke der schwachen Kopplung zwischen Quarks. Neutrale B- bzw. $bar{B}$-Mesonen können sich innerhalb ihrer Lebensdauer über einen Prozeß der schwachen WW in ihr Antiteilchen transformieren. Durch die Messung der Bs-Oszillation kann die Kopplung Vtd zwischen den Quarksorten Top (t) und Down (d) bestimmt werden. Alle bis Ende 2005 durchgeführten Experimente lieferten lediglich eine untere Grenze für die Oszillationsfrequenz von ms>14,4ps-1. Die vorliegenden Arbeit beschreibt die Messung der Bs-Oszillationsfrequenz ms mit dem semileptonischen Kanal BsD(-)+. Die verwendeten Daten stammen aus Proton-Antiproton-Kollisionen, die im Zeitraum von April 2002 bis März 2006 mit dem DØ-Detektor am Tevatron-Beschleuniger des Fermi National Accelerator Laboratory bei einer Schwerpunktsenergie von $sqrt{s}$=1,96TeV aufgezeichnet wurden. Die verwendeten Datensätze entsprechen einer integrierten Luminosität von 1,3fb-1 (620 millionen Ereignisse). Für diese Oszillationsmessung wurde der Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit der Produktion sowie des Zerfalls bestimmt und die Zerfallszeit wurde gemessen. Nach der Rekonstruktion und Selektion der Signalereignisse legt die Ladung des Myons den Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit des Zerfalls fest. Zusätzlich wurde der Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit der Produktion markiert. b-Quarks werden in $pbar{p}$-Kollisionen paarweise produziert. Die Zerfallsprodukte des zweiten b-Hadrons legen den Quarkinhalt des Bs-Mesons zur Zeit der Produktion fest. Bei einer Sensitivität von msenss=14,5ps-1 wurde eine untere Grenze für die Oszillationsfrequenz ms>15,5ps-1 bestimmt. Die Maximum-Likelihood-Methode lieferte eine Oszillationsfrequenz ms>(20+2,5-3,0(stat+syst)0,8(syst,k))ps-1 bei einem Vertrauensniveau von 90%. Der nicht nachgewiesene Neutrinoimpuls führt zu dem systematischen Fehler (sys,k). Dieses Resultat ergibt zusammen mit der entsprechenden Oszillation des Bd-Mesons eine signifikante Messung der Kopplung Vtd, in Übereinstimmung mit weiteren Experimenten über die schwachen Quarkkopplungen.

Suche nach dem Higgs-Boson im Zerfallskanal H WW eny e myny my mit dem D0-Detektor

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach dem Higgs-Boson.rn Dazu wurden die Daten des D0-Experimentes am Fermi National rn Accelerator Laboratory analysiert. Diese stammen ausrn Proton-Antiproton-Kollisionen, welche vom Tevatron-Beschleuniger beirn einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s)=1.96 TeV erzeugtrn wurden. Der Datensatz umfasst mit einer integrierten Luminosität vonrn 9.7 fb^-1 den vollen RunII, welcher von April 2002 bisrn September 2011 aufgezeichnet wurde. Die Suche wurde für dreirn unterschiedliche Modelle durchgeführt: Das Standardmodell, einrn fermiophobes Higgs-Modell und ein Modell mit einer viertenrn Fermiongeneration. Zusätzlich wurde der Wirkungsquerschnitt derrn nicht resonanten WW-Produktion gemessen.rnrn Dazu wurden Daten mit einem Elektron, einem Myon und fehlenderrn Transversalenergie im Endzustand untersucht. Dieser Endzustand wirdrn beim Zerfall eines Higgs-Bosons in zwei W-Bosonen mit anschließendemrn Zerfall in ein Elektron, ein Myon und zwei Neutrinos erwartet undrn weist die größte Sensitivität für die Suche am Tevatron auf.rnrn Weder für das Standardmodell noch für die erweiterten Modelle konntern ein Hinweis auf ein Higgs-Signal gefunden werden. Deshalb wurdenrn obere Grenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt für diern einzelnen Modelle bestimmt. Die oberen Grenzen für Higgs-Bosonen imrn Rahmen des Standardmodells reichen von 28*sigma_SM für einrn Higgs-Boson mit einer Masse von 100 GeV bis zu einemrn Ausschluss des Standardmodell-Higgs-Bosons im Bereich zwischen 160rn und 167 GeV mit 95% Vertrauensniveau. Damit ist der inrn dieser Arbeit beschriebene Kanal der einzige Kanal amrn D0-Experiment, welcher eine ausreichend hohe Sensitivität erreicht,rn um allein ein Higgs-Boson im hohen Massenbereich auszuschließen. Fürrn ein Higgs-Boson mit 125 GeV Masse sind die Ergebnisse sowohlrn mit der Signal+Untergrund- als auch mit der Untergrund-Hypothesern kompatibel. rn Im Rahmen des fermiophoben Higgs-Modells wurden oberen Grenzenrn zwischen 2*sigma_FHM und 4*sigma_FHM imrn Massenbereich zwischen 100 und 170 GeV bestimmt. Für diern betrachteten Modelle mit einer vierten Fermiongeneration konnte einrn Higgs-Boson in einem weiten Massenbereich zwischen 135 undrn 220 GeV mit 95% Vertrauensniveau ausgeschlossen werden.rnrn Die Messung des Wirkungsquerschnitts der nicht-resonantenrn WW-Produktion ist die genaueste Messung fürrn sqrt(s)=1.96 TeV. Der gemessene Wirkungsquerschnitt beträgtrn sigma_ppbar->WW^em=11.1 +- 0.6 (stat.) +- 0.6 (syst.) pbrn und bestätigt damit die theoretische NLO-Vorhersage im Rahmen ihrerrn Unsicherheiten.rn

Experimental study study of antiproton-proton annihilation into a pair of charged Pi-Mesons or K-Mesons for incident antiproton mementa in the range from 0.72 GeV/c to 2.62 GeV/c

The cross sections for the two antiproton-proton annihilation-in-flight modes,

ˉp + p → π⁺ + π^-

ˉp + p → k⁺ + k^-

were measured for fifteen laboratory antiproton beam momenta ranging from 0.72 to 2.62 GeV/c. No magnets were used to determine the charges in the final state. As a result, the angular distributions were obtained in the form [dσ/dΩ (Θ_C.M.) + dσ/dΩ (π – Θ_C.M.)] for 45 ≲ Θ_C.M. ≲ 135°.

A hodoscope-counter system was used to discriminate against events with final states having more than two particles and antiproton-proton elastic scattering events. One spark chamber was used to record the track of each of the two charged final particles. A total of about 40,000 pictures were taken. The events were analyzed by measuring the laboratory angle of the track in each chamber. The value of the square of the mass of the final particles was calculated for each event assuming the reaction

ˉp + p → a pair of particles with equal masses.

About 20,000 events were found to be either annihilation into π ^±-pair or k ^±-pair events. The two different charged meson pair modes were also distinctly separated.

The average differential cross section of ˉp + p → π⁺ + π^- varied from ~ 25 µb/sr at antiproton beam momentum 0.72 GeV/c (total energy in center-of-mass system, √s = 2.0 GeV) to ~ 2 µb/sr at beam momentum 2.62 GeV/c (√s = 2.64 GeV). The most striking feature in the angular distribution was a peak at Θ_C.M. = 90° (cos Θ_C.M. = 0) which increased with √s and reached a maximum at √s ~ 2.1 GeV (beam momentum ~ 1.1 GeV/c). Then it diminished and seemed to disappear completely at √s ~ 2.5 GeV (beam momentum ~ 2.13 GeV/c). A valley in the angular distribution occurred at cos Θ_C.M. ≈ 0.4. The differential cross section then increased as cos Θ_C.M. approached 1.

The average differential cross section for ˉp + p → k⁺ + k^- was about one third of that of the π^±-pair mode throughout the energy range of this experiment. At the lower energies, the angular distribution, unlike that of the π^±-pair mode, was quite isotropic. However, a peak at Θ_C.M. = 90° seemed to develop at √s ~ 2.37 GeV (antiproton beam momentum ~ 1.82 GeV/c). No observable change was seen at that energy in the π^±-pair cross section.

The possible connection of these features with the observed meson resonances at 2.2 GeV and 2.38 GeV, and its implications, were discussed.