Medida de la sección eficaz de producción de fotones directos aislados en colisiones pp a √s = 7 TeV en el experimento ATLAS

Abstract

En el Capítulo 2 se introducen las bases del formalismo teórico para la descripción de la producción de fotones directos aislados en colisiones hadrónicas en el marco de la cromodinámica cuántica (QCD), y la implementación de la misma en los distintos generadores Monte Carlo. Se discuten luego las principales motivaciones para el estudio de estos procesos, junto a una revisión histórica de los resultados experimentales obtenidos hasta el momento. En el Capítulo 3, se describen las características principales del LHC y del detector ATLAS, especialmente dedicado al detector de trazas y al sistema calorimétrico, aquellos de particular relevancia para este análisis. En el capítulo siguiente se detallan las muestras de datos y de simulaciones MC utilizadas en este trabajo, así como la preselección de eventos aplicada en ambos casos. La reconstrucción e identificación de fotones en ATLAS se describe en el Capítulo 5. Allí también se discute la definición de los criterios de aislamiento y el impacto de los mismos en la medida y en su comparación con las predicciones teóricas. Los Capítulos 6 y 7 están dedicados a la estimación de las eficiencias de trigger, reconstrucción e identificación, y a la estimación del fondo remanente en la muestra final, respectivamente. Las incertezas sistemáticas son tratadas en detalle en cada caso, analizando el efecto de cada una en la selección de fotones directos aislados y la existencia de correlación entre ellas. En el Capítulo 8 se discute el método de determinación experimental de la sección eficaz diferencial de producción, la deconvolución de los efectos del detector y de las contribuciones no perturbativas en el espectro observado, y las predicciones teóricas a partir de los cálculos a NLO. Se presentan aquí los resultados finales de la medida de la sección eficaz de producción de fotones directos aislados y la comparación de los mismos con la teoría. Se analiza luego el impacto teórico y experimental del trabajo de esta tesis y de los métodos y definiciones desarrollados durante el mismo, describiendo los estudios realizados sobre la sensibilidad de la parametrización de la función de distribución gluónica a la inclusión de los resultados de esta medida y sobre la extensión de la misma al análisis de la producción exclusiva de fotones directos en asociación con jets. Finalmente, se discute brevemente la plausible evolución del presente análisis y se presentan los resultados preliminares de la extensión del mismo incluyendo todos los datos colectados por ATLAS durante el 2011. Las conclusiones globales de esta tesis se presentan en el Capítulo 9.