Dissertação de mestrado em Física (área de especialização em Física Aplicada)The subject of the present dissertation is the search for tZ event production by
Flavour Changing Neutral Currents (FCNC) through the analysis of data collected
by the ATLAS detector of the Large Hadron Collider located in CERN. The FCNC
processes are very rare in the Standard Model of Particle Physics since they are
not allowed at tree-level and extremely suppressed at loop-level. However, this
processes have a higher probability to occur in several models beyond the Standard
Model.
In this thesis, a search for the production of a top quark and a boson Z via FCNC
in a trileptonic topology is discussed. The final state of the tZ production consists
in a pair of leptons with opposite sign and same flavour having a mass compatible
with the decay of a Z boson, a charged lepton and a neutral lepton classified as
coming from the decay of a top quark and finally a jet coming from a bottom
quark (b-tagged jet). The analyzed data coming from proton-proton collisions at
the centre-of-mass energy of √s = 13 TeV was collected in the data-taking period
between July and November of 2015 corresponding to an integrated luminosity of
3.21 fb−1.
A complementary study of possible discriminant variables is presented. Through
this study, expected upper limits at 95% confidence level on the cross-section of
tZ production via FCNC were obtained. An interpretation of these limits in terms
of branching ratios for t → qZ and the tZq coupling is also presented.A presente dissertação tem como objectivo a pesquisa da produção de eventos
tZ através de processos de mudança de sabor por correntes neutras recorrendo a
uma análise de dados colectados pelo detector ATLAS do Large Hadron Collider
localizado no CERN. Os processos de mudança de sabor por correntes neutras são
muito raros no Modelo Padrão da Física de Partículas, sendo ausentes a tree-level e
extremamente suprimidos a loop-level. No entanto, estes processos têm uma maior
probabilidade de ocorrer em vários modelos para além do Modelo Padrão.
Neste trabalho é estudada a produção de um quark top e de um bosão Z através de
processos de mudança de sabor por correntes neutras numa topologia trileptónica.
O estado final desta pesquisa consiste num par de leptões de carga oposta e sabor
idêntico com uma massa compatível com o decaimento de um bosão Z, um leptão
carregado em conjunto com um leptão neutro provenientes do decaimento de um
quark top e finalmente um jacto proveniente de um quark bottom (b-tagged jet).
Os dados analisados, relativos a colisões protão-protão a uma energia de centro de
massa de √s = 13 TeV, foram obtidos no período de Julho a Novembro de 2015
correspondendo a uma luminosidade integrada de 3.21 fb−1.
Um estudo complementar de possíveis variáveis discriminantes é apresentado.
Através deste estudo, são obtidos limites superiores esperados com um nível de
confiança de 95% na secção eficaz de produção deste processo. Estes limites são
interpretados em termos do acoplamento tZq e da fracção de decaimento t → qZ.Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas, FCT/MEC (Fundação Ciência e Tecnologia /Ministério da Educação e da Ciência), FEDER (Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional) for funding my activities this past year, as established by the partnership PT2020 partnership with COMPETE2020 (Autoridade de Gestão do Programa Operacional Competitividade e Internacionalização), by providing me with a research scholarship (Reference LIP/BI-26/2015)
