tt Analysis with Taus in the Final State

Abstract

El análisis que se expone en este tesis ha sido desarrollado en el contexto del experimento ATLAS, que forma parte del acelerador hadrónico de protones LHC, instalado en un tunel de 27 Km de diámetro situado en el CERN (Ginebra). ATLAS es uno de los cuatro detectores emplazados en el anillo del acelerador junto con CMS, LHCb y Alice. Ocho años después de que el acelerador electrón-positron LEP fuera desconectado, el LHC comenzará a tomar datos en noviembre del 2009, convirtiéndose en el mayor acelerador de hadrones del mundo, tanto en luminosidad como en energía de colisión (14 TeV en centro de masas). Muchas de las cuestiones que LEP dejó sin respuesta, como la existencia del bosón de Higgs o la existencia de partículas más allá del modelo estandar necesitan energías de colisión del orden del TeV y una enorme luminosidad para acumular estadística suficiente en el tiempo de vida del acelerador. Con estos requisitos se ha construido el LHC, del que se espera que dé respuesta a estas y otras preguntas fundamentales de la física durante los 10 años en los que estará tomando datos. <br/>El análisis ha demostrado que el proceso de producción de un par top-antitop que luego decae semileptónicamente con un leptón tau que decae hadrónicamente puede ser observado, con un correcto filtrado de los procesos de ruido, incluso con los primeros datos del detector ATLAS. El estudio, basado en una simulación de MonteCarlo demuestra que tres meses de funcionamiento a baja luminosidad sería suficiente para observar del orden de 200 events de señal. El único requisito es una buena comprensión de diferentes componentes del detector y algoritmos de reconstrucción, lo cual se espera realizar en los primeros meses de toma de datos.

The analysis presented in this thesis has been developed in the context of the ATLAS experiment, part of the Large Hadron Collider (LHC), installed in a 27 Km diameter underground tunel placed at CERN (Geneva). ATLAS is one among four detectors installed along the main ring of the accelerator together with CMS, LHCb and Alice. Eight years after the electron-positron accelerator (LEP) was turned off, LHC will start taking data in November 2009, becoming the largest hadron accelerator of the world in luminosity and collision energy (14 TeV in center of mass). Many of the unanswered question that remain after LEP, like the existence of a Higgs boson or the existence of beyond the Standard Model particles need energies of collision of the order of the TeV and a great luminosity in order to be able to accumulate enough statistics along the lifetime of the experiment. LHC was build to fulfill these requirements, from which we expect to answer these and other fundamental questions of the physics during the next 10 years. <br/>The analysis presented in this thesis has shown that the production process of a top antitop pair that later decays semileptonically with a tau lepton that decays hadronically can be observed, with a suitable event selection to reduce the physical background, even with the first data of the ATLAS experiment. The study is based on a MonteCarlo that shows that after three months taking data a low luminosity would be enough to observe about 200 signal events. The only requirement is a good knowledge of different components of the detector and reconstruction algorithms, what is expected to be achieved within the first months of data taking.