Estimativa da seção de choque de fotoprodução do méson Upsilon com dados do experimento CMS

Abstract

O méson Upsilon é um dos mésons pesados que podem ser produzidos no LHC. Um dos possíveis processos para isso é a fotoprodução deles em colisões próton-próton. O méson Upsilon tem um de seus decaimentos em pares de múons, tornando o detector CMS do LHC uma ótima ferramenta para sua reconstrução. Neste trabalho, foi realizada uma análise de dados experimentais do CMS, coletados durante o Run 1, visando investigar a fotoprodução deste méson e efetuar uma medida preliminar de sua seção de choque. Para isso, foram utilizadas técnicas de análise de dados com Python, Pandas, CERN ROOT e Jupyter Notebooks. A análise de dados envolve cortes de seleção baseados em diversos critérios, como massa dos pares de múons e critérios de seleção online (trigger). A análise resultou na construção de diversos histogramas de controle, como espectro de massa invariante, distribuição do momento transverso (pT ), variável η e fluxo de cortes (cutflow). Por fim, foi realizado um ajuste estatístico e, com esses resultados, foi obtido um valor para a estimativa de seção de choque do méson Upsilon de σ = 215 ± 14 pb. Este valor demonstrou consistência com medidas realizadas por outros experimentos.

The Upsilon meson is one of the heavy mesons that can be produced at the LHC. One possible production is its photoproduction in proton-proton collisions. The Upsilon meson decays into muon pairs, making the CMS detector at the LHC an excellent tool for its reconstruction. This work presents an analysis of experimental data from CMS, collected during Run 1, aiming to investigate the photoproduction of this meson and measure its cross section. For this purpose, data analysis techniques using Python, Pandas, CERN ROOT, and Jupyter Notebooks were employed. The analysis involves selection cuts based on various criteria, such as the invariant mass of muon pairs and online selection (trigger) requirements. The analysis resulted in the construction of several control histograms, such as the invariant mass spectrum, transverse momentum (pT ) distribution, and η variable and cutflow. Finally, a statistical fit was performed, providing the estimated cross-section of the Upsilon meson of σ = 215 ± 14 pb. This value demonstrates consistency with measurments performed by other experiments.