Measurement of the W-boson helicity in top-quark decays from t(t)over-bar production in lepton plus jets events in pp collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Measurement of the t-channel single-top-quark production cross section and of the |V (tb)| CKM matrix element in pp collisions at root s=8 TeV

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Search for pair production of excited top quarks in the lepton plus jets final state

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Search for the associated production of the Higgs boson with a top-quark pair

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Search for vector-like T quarks decaying to top quarks and Higgs bosons in the all-hadronic channel using jet substructure

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

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Evaluation of a cloud infrastructure for the CMS distributed data analysis in the top quark sector at the LHC

Nella fisica delle particelle, onde poter effettuare analisi dati, è necessario disporre di una grande capacità di calcolo e di storage. LHC Computing Grid è una infrastruttura di calcolo su scala globale e al tempo stesso un insieme di servizi, sviluppati da una grande comunità di fisici e informatici, distribuita in centri di calcolo sparsi in tutto il mondo. Questa infrastruttura ha dimostrato il suo valore per quanto riguarda l'analisi dei dati raccolti durante il Run-1 di LHC, svolgendo un ruolo fondamentale nella scoperta del bosone di Higgs. Oggi il Cloud computing sta emergendo come un nuovo paradigma di calcolo per accedere a grandi quantità di risorse condivise da numerose comunità scientifiche. Date le specifiche tecniche necessarie per il Run-2 (e successivi) di LHC, la comunità scientifica è interessata a contribuire allo sviluppo di tecnologie Cloud e verificare se queste possano fornire un approccio complementare, oppure anche costituire una valida alternativa, alle soluzioni tecnologiche esistenti. Lo scopo di questa tesi è di testare un'infrastruttura Cloud e confrontare le sue prestazioni alla LHC Computing Grid. Il Capitolo 1 contiene un resoconto generale del Modello Standard. Nel Capitolo 2 si descrive l'acceleratore LHC e gli esperimenti che operano a tale acceleratore, con particolare attenzione all’esperimento CMS. Nel Capitolo 3 viene trattato il Computing nella fisica delle alte energie e vengono esaminati i paradigmi Grid e Cloud. Il Capitolo 4, ultimo del presente elaborato, riporta i risultati del mio lavoro inerente l'analisi comparata delle prestazioni di Grid e Cloud.

Performance studies of the CMS distributed analysis system in the associated Higgs boson production with top quarks

L'obiettivo di questa tesi è studiare la fattibilità dello studio della produzione associata ttH del bosone di Higgs con due quark top nell'esperimento CMS, e valutare le funzionalità e le caratteristiche della prossima generazione di toolkit per l'analisi distribuita a CMS (CRAB versione 3) per effettuare tale analisi. Nel settore della fisica del quark top, la produzione ttH è particolarmente interessante, soprattutto perchè rappresenta l'unica opportunità di studiare direttamente il vertice t-H senza dover fare assunzioni riguardanti possibili contributi dalla fisica oltre il Modello Standard. La preparazione per questa analisi è cruciale in questo momento, prima dell'inizio del Run-2 dell'LHC nel 2015. Per essere preparati a tale studio, le implicazioni tecniche di effettuare un'analisi completa in un ambito di calcolo distribuito come la Grid non dovrebbero essere sottovalutate. Per questo motivo, vengono presentati e discussi un'analisi dello stesso strumento CRAB3 (disponibile adesso in versione di pre-produzione) e un confronto diretto di prestazioni con CRAB2. Saranno raccolti e documentati inoltre suggerimenti e consigli per un team di analisi che sarà eventualmente coinvolto in questo studio. Nel Capitolo 1 è introdotta la fisica delle alte energie a LHC nell'esperimento CMS. Il Capitolo 2 discute il modello di calcolo di CMS e il sistema di analisi distribuita della Grid. Nel Capitolo 3 viene brevemente presentata la fisica del quark top e del bosone di Higgs. Il Capitolo 4 è dedicato alla preparazione dell'analisi dal punto di vista degli strumenti della Grid (CRAB3 vs CRAB2). Nel capitolo 5 è presentato e discusso uno studio di fattibilità per un'analisi del canale ttH in termini di efficienza di selezione.

Measurement of the t(t)over-bar production cross section in the dilepton channel in pp collisions at root s=8 TeV

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Measurements of the t(t)Overbar charge asymmetry using the dilepton decay channel in pp collisions at root s=7 TeV

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Measurement of the cross section ratio σttbb/σttjj in pp collisions at √s = 8 TeV

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Top polarization as a probe of new physics

We investigate the effects of new physics scenarios containing a high mass vector resonance on top pair production at the LHC, using the polarization of the produced top. In particular we use kinematic distributions of the secondary lepton coming from top decay, which depends on top polarization, as it has been shown that the angular distribution of the decay lepton is insensitive to the anomalous tbW vertex and hence is a pure probe of new physics in top quark production. Spin sensitive variables involving the decay lepton are used to probe top polarization. Some sensitivity is found for the new couplings of the top.

Top polarization as a probe of new physics

We investigate the effects of new physics scenarios containing a high mass vector resonance on top pair production at the LHC, using the polarization of the produced top. In particular we use kinematic distributions of the secondary lepton coming from top decay, which depends on top polarization, as it has been shown that the angular distribution of the decay lepton is insensitive to the anomalous tbW vertex and hence is a pure probe of new physics in top quark production. Spin sensitive variables involving the decay lepton are used to reconstruct the top polarization. Some sensitivity is found for the new couplings of the top.

Top polarization, forward-backward asymmetry, and new physics

We consider how the measurement of top polarization at the Tevatron can be used to characterize and discriminate among different new physics models that have been suggested to explain the anomalous top forward-backward asymmetry reported at the Tevatron. This has the advantage of catching the essence of the parity-violating effect characteristic to the different suggested new physics models. Other observables constructed from these asymmetries are shown to be useful in discriminating between the models, even after taking into account the statistical errors. Finally, we discuss some signals at the 7 TeV LHC.

Generalized top-spin analysis and new physics in e(+)e(-) collisions with beam polarization

A generalized top-spin analysis proposed some time ago in the context of the standard model and subsequently studied in varying contexts is now applied primarily to the case of e(+)e(-) -> t (tww) over bar with transversely polarized beams. This extends our recent work with new physics couplings of scalar (S) and tensor (T) types. We carry out a comprehensive analysis assuming only the electron beam to be transversely polarized, which is sufficient to probe these interactions, and also eliminates any azimuthal angular dependence due to the standard model or new physics of the vector (V) and axial-vector (A) type interactions. We then consider new physics of the general four-Fermi type of V and A type with both beams transversely polarized and discuss implications with longitudinal polarization as well. The generalized spin bases are all investigated in the presence of either longitudinal or transverse beam polarization to look for appreciable deviation from the SM prediction in case of the new physics. 90% confidence level limits are obtained on the interactions for the generalized spin bases with realistic integrated luminosity. In order to achieve this we present a general discussion based on helicity amplitudes and derive a general transformation matrix that enables us to treat the spin basis. We find that beamline basis combined with transverse polarization provides an excellent window of opportunity both for S, T and V, A new physics, followed by the off-diagonal basis. The helicity basis is shown to be the best in case of longitudinal polarization to look for new physics effects due to V and A. DOI: 10.1103/PhysRevD.86.114019