Measurement of ZZ production and search for anomalous neutral triple gauge couplings in pp collisions at [square root]s = 13 TeV with the ATLAS experiment
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Die Untersuchung von Boson Paarproduktion in Proton-Proton-Kollisionen am Large Hadron Collider (LHC) ist prädestiniert für Tests des elektroschwachen Sektors des Standardmodells und die Suche nach neuer Physik bei höchsten Energien. Einer dieser Prozesse ist die Produktion von zwei Z-Bosonen, welcher unter anderem ein dominanter Untergrund in der Analyse von Higgszerfällen in zwei Z-Bosonen ist.
In dieser Arbeit wird eine Analyse der ZZ Produktion im leptonischen Zerfallskanal, l^+ l^- 〖l^'〗^+ 〖l^'〗^- (l,l^'=e,μ), vorgestellt. Die dazu genutzten Daten wurden vom ATLAS Experiment zwischen 2015 und 2016 bei einer Schwerpunktsenergie von √s= 13 TeV aufgezeichnet und entsprechen einer integrierten Luminosität von 36.1 〖fb〗^(-1). Dabei werden Daten mit Z-Boson Kandidaten in einem Massenfenster von 66 GeV bis 116 GeV selektiert, mit Simulationen verglichen und verwendet, um differenzielle und integrierte Wirkungsquerschnitte zu messen. Die auf Detektoreffizienzeffekte korrigierten Wirkungsquerschnitte werden in einem Phasenraum bereitgestellt, welcher der Detektorakzeptanz entspricht. Die differentiellen Wirkungsquerschnitte werden als Funktion von sieben verschiedenen Observablen präsentiert, was unter anderem Variablen einschließt, welche sensitiv auf die Jetaktivität in ZZ Ereignissen sind. Die Analyse von ZZ Ereignissen mit weiteren Jets ist von besonderem Interesse, wenn man Eigenschaften höherer störungstheoretischer Korrekturen der Quantenchromodynamik untersuchen möchte. Der integrierte Wirkungsquerschnitt wird außerdem auf den ganzen Phasenraum, einschließlich aller Standardmodell Z-Boson Zerfälle, für Z-Bosonen mit einer invarianten Masse zwischen 66 GeV und 116 GeV extrapoliert. Der resultierende Wert von
17.3±0.9[±0.6(stat.)±0.4(syst.)±0.6(lumi.)] pb stimmt mit Standardmodellvorhersagen überein.
Des Weiteren können ZZ Ereignisse verwendet werden, um nach Kopplungen von drei neutralen Bosonen zu suchen, welche im Standardmodell nicht erlaubt sind. Die hohe Schwerpunktsenergie des LHC bietet perfekte Bedingungen, um nach solchen Effekten zu suchen, welche hauptsächlich im Bereich hoher Energien erwartet werden. Dabei wird nach Abweichungen zwischen Standardmodellerwartung und Daten im Bereich hoher transversaler Impulse des Z-Bosonkandidaten gesucht, welches den höheren Transversalimpuls besitzt. Es konnten keine signifikanten Unterschiede festgestellt werden, weswegen Ausschlussgrenzen mit 95 % Konfidenzniveau (C.L.) auf vier verschiedene anormale Kopplungsparameter, welche auf zwei unterschiedliche Arten parametrisiert werden können, gesetzt werden. Die bisher besten, mit ATLAS-Daten bestimmten, Ausschlussgrenzen auf Kopplungsparameter, welche durch einen Ansatz zur Vertexparameterisierung erhalten werden, resultieren in: -0.0018