Alignment of the ATLAS Inner Detector and Single Top Studies

Alineamiento del detector interno de ATLAS y estudios del single top Esta tesis esta compuesta por dos partes bien diferenciadas. La primera trata de los estudios de alineamiento del detector interno del experimento ATLAS en el CERN. La segunda se centra en los estudios sobre el quark top cuando es producido como partícula aislada. ATLAS es uno de los grandes experimentos del LHC (Gran colisionador de hadrones) situado en el CERN. ATLAS es un detector de propósito general. Se diseñó para aprovechar la alta energía disponible en el LHC y observar fenómenos de física a muy altas energías. ATLAS está formado por varios sub-sistemas, como el detector interno de trazas, los calorímetros electromagnéticos y hadronicos, el espectrómetro de muones y un sistema de imanes. El detector interno de ATLAS varios combina detectores discretos en la parte mas interna (Pixel y SCT) con detectores de medida continua en la parte mas externa (TRT). El conocimiento de la posición de los elementos sensores del detector de trazas es crucial para tener una operación y rendimiento óptimos. Una forma precisa de determinar esta información es usando un algoritmo de alineamiento basado en trazas. Este tipo de algoritmos se basan en la minimización de la distancia entre los hits registrados en el sensor y las correspondientes trazas reconstruidas. La caracterización de las trazas es necesaria para obtener los para ́metros utilizados para alinear el sistema. Varios algoritmos basados en trazas se han implementado para ATLAS a lo largo del tiempo. Los finalmente utilizados son los métodos Globalχ2 y Localχ2. Ambos se basan en la minimización de una función χ2 construida a partir de los residuos. El algoritmo de alineamiento es capaz de producir una descripción del detector que proporciona un ajuste de trazas eficiente y de buena calidad. Pero es difícil garantizar que la reconstrucción de los parámetros de las trazas esta libre de sesgos sistema ́ticos. Es posible encontrar descripciones de la geometría que satisfacen el modelo de trazas asumido pero que llevan a medidas físicas sesgadas. Es lo que se llaman weak modes del alineamiento ya que corresponden a modos casi singulares de la solución al problema del alineamiento. Los weak modes no pueden ser identificados solamente estudiando la calidad de los ajustes individuales de las trazas. Para ello es necesaria información o medidas adicionales que son dependientes de los parámetros de las trazas. A lo largo de la primera parte de la tesis se explican estos algoritmos junto con su aplicación y resultados utilizando datos reales. En la segunda parte de la tesis se presenta la determinación de g_R en el experimento ATLAS. El análisis está basado en la medida de la una asimetría en la distribución angular del leptón cargado que proviene de la desintegración del bosón W en eventos single top. A lo largo esta parte se desarrolla todo el proceso del análisis: la definición de objetos, selección de eventos, estimación de fondo, etc. para llegar finalmente a la medida de la asimetría con sus incertidumbres sistemáticas y estadísticas