En este trabajo se desarrolla una búsqueda de Axion-Like-Particles (ALPs) en la producción no resonante de dos bosones W de signo opuesto procedentes de colisiones protón-protón con una energía de centro de masas de 13 TeV. Los datos utilizados fueron tomados por el experimento Compact Muon Solenoid (CMS) en el año 2018, con una luminosidad de =59.8fb¯¹. La búsqueda se ha llevado a cabo en dos canales distintos que no habían sido explorados antes para este propósito ni en estas condiciones: un ALP producido por la fusión de gluons que posteriormente decae a un par de botones W y un ALP producido mediante Vector Boson Fusion (VBF) que, al igual que antes, decae a bosones W. El objetivo de estos estudios es proporcionar una región de exclusión en el acoplamiento del ALP con los botones W, gaWW.
El análisis usa el canal donde los bosones W se desintegran en leptones y neutrinos, donde estos últimos se asocian a la presencia de energía transversa faltante. La estrategia es definir una región donde la señal de ALP esté magnificada con respecto a los fondos, que son procesos dentro del Modelo Estándar como la producción top-anti top, Drell-Yan, la producción no resonante de W⁺W¯ o el decaimiento del Higgs a dos botones W. Para diferenciar mejor entre señal y fondo, se ha construido un discriminante basado en la técnica del elemento de matriz (ME) y se ha aplicado en el canal del VBF.
Por último, los resultados se han extraído de un ajuste de máxima verosimilitud a ciertas variables cinemáticas. Se ha determinado que, para masas del ALP inferiores a 100 GeV, el acoplamiento está restringido a gaWW < 0.47 TeVˉ¹, un valor más restrictivo que los últimos publicados en el estado del arte.
This work presents a search for Axion-Like-Particles (ALPs) in the non-resonant production of two opposite signed W bosons coming from proton-proton collisions at a center of mass energy of √ s = 13 TeV. The data used was collected by the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment in 2018, corresponding to a luminosity of =59.8fb¯¹. The search is carried on in two different channels that had not been studied before for this purpose and under these conditions: an ALP produced via gluon-gluon fusion which later decays to the pair of W bosons and an ALP produced via Vector Boson Fusion (VBF), with again the later decay to the W bosons. The aim of these studies is to determine an upper limit in the ALP coupling to W bosons, gaWW.
The analysis uses the channel in which the W bosons desintegrate into leptons and neutrinos (seen in the analysis as missing transverse energy). The strategy is to define a region in which the ALP signal is magnified over the backgrounds, which are Standard-Model processes such as top-anti top production, Drell-Yan, W⁺W¯ non-resonant production and the decay of the Higgs to W bosons. In order to provide a better differentiation between signal and background, a Matrix-Element based discriminant has been constructed and applied in the VBF channel.
Finally, the results have been extracted from a maximum likelihood fit performed to certain kinematic variables. It was found that, for ALP masses below ma < 100 GeV, the ALP coupling to W bosons is restricted to gaWW < 0.47 TeV ˉ¹, a tighter value than the last-ones found in the state of the art.
