CERN-LHC`deki deneylerde yüksek enerji fiziği modelleme çalışmaları

Abstract

Bu tezde Dördüncü Standart Model fermiyonlarından 4 u kuarkın üretimleri vebozunumlarını elde etmek için yapılan modelleme çalışmaları sunulmaktadır. 14 TeV'lik kütlemerkezi enerjisinde ve düşük luminositi 3×1031 cm?2 s?1 değerinde pp çarpışmasından 4 u 'üntekli üretimleri CompHEP ile; çiftli üretimleri ise Monte Carlo olay üreteci programı olanPYTHIA ile sağlanmıştır. Bu tezdeki işlemler CERN-Linux4 işletim sisteminde fortran tabanlıprogram yazılarak elde edilmiştir. 4 u kuarkın çiftli üretimleri için Atlas dedektörünün hızlıdedektör modelleme programı olan ATLFAST kullanılmıştır. Pythia'da 320 GeV kütleliDördüncü SM kuark ailesinden 4 u 'ün 4 4 pp ? u u , u ? bW + 4 , u ? gt 4 kanallarındasinyaller aranmış ve buradaki 4 u 'ün üretim kanalları için 1.8679X103 mb tesir kesit değeri eldeedilmiştir.CompHEP ile 4 u 'ün tekli üretimleri için elde edilen sonuçlar pp ? u x ? bW + x 4kanalıyla modellenirken kütle değerleri olarak 300-700 aralığı çalışılmıştır.pp ? u x ? bW + x 4 kanalı için kriter konulmadan elde edilen istatistiksel kesinlik değerleri0.63 (0.14)'tür ki bu değerler 2200 (440) olay sayısına u4 m = 300 (700) GeV şeklinde karşılıkgelir. Böylece 4 u 'ün hem tekli hem de çiftli üretimleri LHC'de bol miktarda üretilecektir.Anahtar Kelimeler: ATLAS Deneyi, ATLFAST, CompHEP, Demokratik Kütle Matrisi(DMM), Dördüncü SM Ailesi, LHC, PYTHIA.

In this thesis, simulation studies of the production and decay modes of the 4 u quark ofFourth Standard Model Family are presented. Single production of 4 u , in which produced frompp collision with 14 TeV center of mass energy and low luminosity condition 3×1031 cm?2 s?1 ,is obtained by using compHEP and pair production of 4 u is studied by using Monte Carlo eventgenerator program, PYTHIA. For the processes in thesis, CERN-Linux4 operation system witha written fortran program are used. In order to obtain pair production of 4 u quark, ATLFASTfast detector simulation program are concluded. Fourth SM Family 4 u quark signal is searchedin 4 4 pp ? u u , u ? bW + 4 , u ? gt 4 decay and production channel at 320 GeV mass and thecross section 1.8679X103 mb are obtained for the production channel part.While single production of 4 u quark is simulated by CompHEP, the mass interval arechosen 300-700 GeV for the channel pp ? u x ? bW + x 4 . Statistical Significance (SS) ofthe pp ? u x ? bW + x 4 process without cut is 0.63 (0.14) corresponding to 2200 (440) eventswith u4 m = 300 (700) GeV respectively. Single and pair production of 4 u will be copiouslyproduced at LHC.Keywords: ATLAS Experiment, ATLFAST, CompHEP, Democratic Mass Matrix (DMM),Fourth SM Family, LHC, PYTHIA