German Title: WWγ and WZγ Produktion am ATLAS Experiment

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Abstract

The study of three electroweak gauge bosons is not only a precise test of the electroweak structure of the Standard Model, but it is also sensitive to new physics. In this thesis, the measurement of WWγ and WZγ production in proton−proton collisions is presented, in which events are analysed where the W boson decays leptonically and the other heavy gauge boson decays hadronically. Two decay channels differing in the flavour of the final state lepton are studied: the electron and the muon channel. The analysed proton−proton collisions are recorded in 2012 with the ATLAS experiment at a centre-of-mass energy of √s = 8 TeV and correspond to an integrated luminosity of 20.2 fb⁻¹. Exclusion limits on the production cross section are derived at 95 % confidence level (CL) in two different phase space regions: one is optimised for the Standard Model production and one for the search of new physics beyond the Standard Model. The best upper limits on the WWγ and WZγ production, determined in this analysis, exclude cross sections above 2.5 times the Standard Model expectation. In addition, Frequentist limits at 95% CL are derived on fourteen different anomalous quartic gauge couplings of mass dimension eight, using the framework of an effective field theory. The exclusion limits are presented with and without unitarisation.

Translation of abstract (German)

Die Messung der gleichzeitigen Produktion von drei elektroschwachen Eichbosonen ist nicht nur ein präziser Test des Standardmodells der Teilchenphysik, sondern auch sensitiv auf neue Physik. Die vorliegende Arbeit präsentiert die Messung der WWγ- und WZγ-Produktion in Proton−Proton Kollisionen, bei der Endzustände untersucht werden, in denen das W-Boson leptonisch und das andere schwere Eichboson hadronisch zerfällt. Abhängig von dem Lepton-flavour werden zwei verschiedene Kanäle analysiert: der Elektron- und der Muonkanal. Dafür werden Proton−Proton Kollisionen untersucht, die im Jahr 2012 mit dem ATLAS Detektor, bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 8 TeV aufgenommen wurden und einer integrierten Luminosität von 20.2 fb⁻¹ entsprechen. In zwei verschiedenen Phasenraumbereichen werden obere Ausschlussgrenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt mit Hilfe der CLs Methode gesetzt. Der eine Phasenraumbereich ist optimiert für Standardmodellmessungen und der andere für die Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells. Die besten Limits, die in dieser Arbeit präsentiert werden, schließen Wirkungsquerschnitte der WWγ und WZγ Produktion aus, welche um einen Faktor 2.5 größer sind als die Standardmodellerwartung. Zusätzlich werden Ausschlussgrenzen auf vierzehn verschiedene anormale quartische Eichkopplungen mit der Massendimension acht gesetzt, die mit einer effektiven Feldtheorie parametrisiert werden. Die Ergebnisse auf die Ausschlussgrenzen werden mit und ohne Unitarisierung präsentiert.