Study of heavy-flavor quarks produced in association with top-quark pairs at $\sqrt{s}=7$ TeV using the ATLAS detector
(2014) Physical review D — Vol. 89 (2014)
Files
1304.pdf
Open Access - Adobe PDF
- 327.37 KB
Details
- Authors
- et. al.
- Abstract
- <p>Using a sample of dilepton top-quark pair (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>) candidate events, a study is performed of the production of top-quark pairs together with heavy-flavor (HF) quarks, the sum of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>c</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:math></inline-formula>, collectively referred to as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>HF</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The data set used corresponds to an integrated luminosity of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>4.7</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>fb</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 7 TeV marc:recorded by the ATLAS detector at the CERN Large Hadron Collider. The presence of additional HF (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>c</mml:mi></mml:math></inline-formula>) quarks in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> sample is inferred by looking for events with at least three <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>-tagged jets, where two are attributed to the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula> quarks from the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> decays and the third to additional HF production. The dominant background to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>HF</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in this sample is <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext>jet</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> events in which a light-flavor jet is misidentified as a heavy-flavor jet. To determine the heavy- and light-flavor content of the additional <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>-tagged jets, a fit to the vertex mass distribution of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>-tagged jets in the sample is performed. The result of the fit shows that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>79</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>±</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mn>14</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>stat</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>±</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mn>22</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>syst</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> of the 105 selected extra <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>-tagged jets originate from HF quarks, 3 standard deviations away from the hypothesis of zero <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>HF</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> production. The result for extra HF production is quoted as a ratio (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>HF</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula>) of the cross section for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mrow></mml:mover><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mo>+</mml:mo><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>HF</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> production to the cross section for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mover accent="true"><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo stretchy="false">¯</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> production with at least one additional jet. Both cross sections are measured in a fiducial kinematic region within the ATLAS acceptance. <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>HF</mml:mi></mml:msub></mml:math></inline-formula> is measured to be <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>6.2</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>1.1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>stat</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>1.8</mml:mn><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mtext>syst</mml:mtext><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>%</mml:mo></mml:mrow></mml:math></inline-formula> for jets with <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>></mml:mo><mml:mn>25</mml:mn><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mtext> </mml:mtext><mml:mi>GeV</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>η</mml:mi><mml:mo stretchy="false">|</mml:mo><mml:mo><</mml:mo><mml:mn>2.5</mml:mn></mml:math></inline-formula>, in agreement with the expectations from Monte Carlo generators.</p>
- Affiliations
Citations
Tanasijczuk, A. J., ATLAS, & et al. (2014). Study of heavy-flavor quarks produced in association with top-quark pairs at $\sqrt{s}=7$ TeV using the ATLAS detector. Physical review D, 89. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.072012 (Original work published 2014)