Measurement of the charge asymmetry in the top-quark dilepton decay channel in pp collision data at √s = 7 TeV using the ATLAS detector

Abstract

A measurement of the top-quark pair charge asymmetry in the dileptonic decay channel is presented. The analysis is performed using a dataset corresponding to an integrated luminosity of 4.7 fb^-1 of proton-proton collision data at √s = 7 TeV recorded by the ATLAS detector. The event selection requires exactly two high energetic charged leptons (electrons or muons), large missing transverse energy and a minimum of two jets. The kinematic system of the initial top-quark pair is reconstructed using the Kinematic Likelihood Fitter. This thesis focuses on the calculation of the central charge asymmetry A_C, as an observable for the top-quark pair charge asymmetry. Iterative Bayesian unfolding is applied to correct for acceptance and detector resolution effects on the observable and to obtain the value of A_C at parton level. The central asymmetry after application of the unfolding procedure and combination of the three possible dileptonic decay channels is measured to be A_C = 0.055 +/- 0.041 (stat.) +/- 0.029 (syst.), for an event selection with at least one jet to be tagged by a heavy flavour tagging algorithm. The value is consistent with the Standard model prediction (at √s = 7 TeV) of A_C^(theory) = 0.0123 +/- 0.0005.

In der vorliegenden Arbeit wird eine Messung der Top-Quark-Ladungsasymmetrie im dileptonischen Zerfallskanal vorgestellt. Die Analyse basiert auf einem Datensatz der mit Hilfe des ATLAS-Detektors aufgezeichnet wurde. Der Datensatz entspricht einer integrierten Luminosität von 4.7 fb^-1 von Proton-Proton Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 7 TeV. Die Ereignisselektion erfordert genau zwei hochenergetische geladene Leptonen (Elektronen und Myonen), fehlende transversale Energie und mindestens zwei Jets. Das kinematische System des zerfallenden Top-Quark-Paares wird mittels des kinematischen Likelihood-Fitters rekonstruiert. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Berechnung der zentralen Ladungsasymmetrie A_C als Observable der Top-Quark-Ladungsasymmetrie. Eine iterative Bayesianische Entfaltungsmethode wird genutzt um Effekte der Detektorakzeptanz und der Detektorauflosung zu korrigieren und um den Wert von A_C auf Partonniveau zu bestimmen. Nach Anwendung der Entfaltungsmethode und der Kombination der drei moglichen dileptonischen Zerfallskanäle wurde die zentrale Ladungsasymmetrie bestimmt: A_C = 0.055 +/- 0.041 (stat.) +/- 0.029 (syst.). Dieser Wert wurde für eine Ereignisselektion bestimmt, die erfordert, dass mindestens ein Jet pro Ereignis von einem heavy flavour tagging-Algorithmus markiert wird. Das Ergebnis ist mit der Vorhersage des Standardmodells (für eine Schwerpunktsenergie von √s = 7 TeV) vereinbar A_C^(Theorie) = 0.0123 +/- 0.0005.