Введение
1 Исследование теоретических предсказаний новых дилептон ных резонансов и наблюдаемых свойств нового бозона Z 12
1.1 Предшествующий опыт экспериментальных поисков нейтральных резонансов 12
1.2 Теоретические предпосылки к обнаружению новых тяжелых нейтральных резонансов 13
1.3 Модели новых нейтральных резонансов 19
1.4 Модель Z 21
1.5 Наблюдаемые свойства новых векторных бозонов Z и экспериментальная идентификация этого типа резонансов 25
1.6 Выводы к Главе 1 29
2 Экспериментальная установка и обработка экспериментальных данных 31
2.1 Описание ускорительного комплекса LHC и его характеристики 31
2.2 Описание экспериментальной установки ATLAS 35
2.3 Триггерная система детектора ATLAS 48
2.4 Хранение и обработка данных. Программное обеспечение детектора ATLAS
2.4.1 Программное обеспечение обработки и анализа данных 55
2.4.2 Типы данных ATLAS 56
2.4.3 Системы мониторинга состояния детектора и качества данных 58
2.5 Реконструкция мюонов детектором ATLAS 59
2.5.1 Реконструкция мюонов в мюонном спектрометре 63
2.5.2 Реконструкция мюонов во внутреннем детекторе 65
2.5.3 Построение комбинированных треков мюонов 67
2.5.4 Эффективность и разрешение восстановления мюонов 68
2.6 Набор данных протон-протонных столкновений ATLAS-ом В 2009 2012 годах 69 з
2.7 Методика обработки экспериментальных данных 70
2.7.1 Алгоритмы отбора событий с двумя мюонами в конечном состоянии 70
2.8 Выводы к Главе 2 80
Моделирование сигнальных и фоновых событий с помощью методов Монте-Карло 81
3.1 Моделирование сигнальных событий 83
3.2 Моделирование фоновых событий 85
3.3 Обработка моделированных событий
3.3.1 Поправки от процессов в высших порядках по взаимодействию 88
3.3.2 Экстраполяция фоновых распределений в область больших масс 91
3.3.3 Взвешивание по поперечному импульсу Z-бозона в анализе данных 2011 года 95
3.4 Оценка систематических неопределенностей моделирования 97
3.4.1 Систематическая погрешность функций распределения пар-тонов 98
3.4.2 Систематические погрешности выбора партонной функции. 103
3.4.3 Систематические погрешности масштабов 104
3.4.4 Неопределенность константы сильного взаимодействия. 105
3.4.5 Систематические погрешности поправок от электрослабых процессов высших порядков 105
3.4.6 Систематическая погрешность сечения дилептонных процессов, индуцированных фотонами 106
3.4.7 Экспериментальная неопределенность энергии протонных пучков 106
3.4.8 Итоги оценки систематических неопределенностей 107
3.5 Выводы к Главе 3 107
Результаты статистического анализа данных 109
4.1 Сравнение данных с моделированием процессов Стандартной модели ПО
4.1.1 Канал с двумя мюонами, восстановленными в 3-х станциях 110
4.1.2 Канал с мюонами, один из которых восстановлен в 2-х станциях
4.2 Графическая реконструкция событий 118
4.3 Поиск сигналов новой физики 119
4.4 Вычисление пределов сечений и масс новых резонансов 128
4.5 Ограничения на сечения и массу Z 130
4.6 Перспективы дальнейших поисков дилептонных резонансов в эксперименте ATLAS 131
4.7 Выводы к Главе 4 134
Заключение 136
Список литературы
