Differentiating top-quark - photon coupling: inclusive and differential cross-section measurements of top-quark pair production in association with a photon in the single lepton channel in pp collisions data at √s 8TeV with the ATLAS experiment

Abstract

This thesis presents measurements of inclusive and differential production cross sections of top- anti-top-quark pairs in association with an additional prompt photon ttγ in the single lepton final state at the LHC analysing data recorded by the ATLAS detector. The data analysed corresponds to 20.2 fb-1 of integrated luminosity recorded during 2012 at a center-of-mass energy of √s = 8 TeV. The cross.section is measured with a template fit method. Background processes are estimated with data driven and Monte Carlo based methods. The differential cross section is measured as a function of transverse momentum and pseudo-rapidity of the photon. A total of 1256 and 1816 candidate ttγ events are observed in the electron and muon channel, respectively. Both inclusive and differential measurements are performed in a fiducial phase space within the detector acceptance. The differential measurements are performed as a function of transverse momentum and pseudo-rapidity of the photon. The inclusive ttγ production cross section times the branching ratio (BR) is measured to be 71.4 ± 13.0 fb in the electron channel. The measured cross section in the muon channel reads 70.0 ± 9.8 fb. The results are in agreement within the uncertainties with the corresponding Standard model predictions at next-to-leading order.

Die Messungen der inklusiven und differentiellen Wirkungsquerschnitte der Entstehung eines Top-Quark-Paares unter Abstrahlung eines zusätzlichen Photons ttγ im Einzel-Leptonen-Kanal wird vorgestellt. Die Messungen wurden mit Hilfe einer Template-Fit-Methode unter Verwendung eines Datensatzes mit einer integrierten Luminosität von 20.2 fb-1 von Proton-Proton Kollisions-Daten aufgezeichnet vom ATLAS Detektor durchgeführt. Die Messung der differentiellen Wirkungsquerschnitte wurde als Funktion von transversalem Impuls und Pseudo-Rapididät des Photons durchgeführt. Verschiedene Untergrund- Beiträge wurden mit datengestützten Verfahren oder mit der Hilfe von Monte-Carlo-Daten untersucht. Es wurden insgesamt 1256 ttγ-Kandidaten im Elektron- und 1816 Kandidaten im Myon-Kanal beobachtet. Die Messung des inklusiven Wirkungsquerschnitts liefert ein Ergebnis von 71.4 ± 13.0 fb für das Elektron-Kanal und 70.0 ± 9.8 fb für das Myon-Kanal. Die Messungen sind in guter Übereinstimmung mit theoretischen Vorhersagen im Rahmen der experimentellen und theoretischen Unsicherheiten.