Measurement of top quark mass using single top events with the CMS experiment

Abstract

This thesis presents a measurement of the top quark mass in the t-channel single top quark topology using proton-proton collision data collected by the CMS experiment at the LHC at a center-of-mass energy of √s = 13 TeV. Machine learning techniques are employed to reconstruct the top quark and separate the t-channel signal from dominant backgrounds, primarily tt¯ and W+Jets production. The top quark mass is extracted from the reconstructed invariant mass of the top quark decay products using parametric profile likelihood techniques. During my PhD I also worked significantly on the developments for the jets and MET based triggers. As such, some of my personal contributions in the group namely the measurement of the performance of such triggers in data and pileup mitigation techniques are presented.

Αυτή η διατριβή παρουσιάζει μια μέτρηση της μάζας του top κουάρκ στην τοπολογία παραγωγής μονού top κουάρκ μέσω του καναλιού t (t-channel), χρησιμοποιώντας δεδομένα συγκρούσεων πρωτονίου-πρωτονίου που συλλέχθηκαν από το πείραμα CMS στον επιταχυντή LHC σε ενέργεια κέντρου μάζας √s = 13 TeV. Χρησιμοποιούνται τεχνικές μηχανικής μάθησης (machine learning) για την ανακατασκευή του top κουάρκ και τον διαχωρισμό του σήματος από τα κυρίαρχα υπόβαθρα, κυρίως την παραγωγή tt¯ και W+Jets. Η μάζα του top κουάρκ εξάγεται από την ανακατασκευασμένη αναλλοίωτη μάζα των προϊόντων διάσπασης του top κουάρκ χρησιμοποιώντας τεχνικές μεγίστης πιθανοφάνειας για προσαρμογή παραμετρικών συναρτήσεων της μάζας. Κατά τη διάρκεια του διδακτορικού μου, εργάστηκα επίσης σημαντικά στην ανάπτυξη συστημάτων σκανδαλισμού (triggers) βασισμένων σε πίδακες σωματιδίων (jets) και ελλείπουσα εγκάρσια ορμή (MET). Ως εκ τούτου, παρουσιάζονται ορισμένες από τις προσωπικές μου συνεισφορές στην ομάδα, και συγκεκριμένα η μέτρηση της απόδοσης αυτών των σκανδαλισμών σε δεδομένα, καθώς και τεχνικές απόρριψης σωματιδίων από δευτερεύουσες συγκρούσεις στα γεγονότα (pileup mitigation).