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大型强子对撞机(简称LHC)是目前为止,世界上最大的粒子对撞机。紧凑型缪子螺线管(CMS),作为LHC上四个实验(CMS,ALTAS,LHCb,ALICE)中的一个,主要目的是为了寻找希格斯粒子(Higgs)以及寻找新物理。CMS第一运行阶段(Run1)的数据,主要由两部分组成:2011年质心能量为7TeV、积分亮度为5.0fb-1的数据,以及2012年质心能量为8TeV、积分亮度为19.7fb-1的数据。利用2011和2012年采集的数据,物理学家们已经发现了希格斯(Higgs)粒子。在目前实验的误差范围内,它符合标准模型预言对Higgs的要求。为了进一步检验标准模型、探究新物理,本文双光子的截面测量是一个有意义的着入点。 双光子末态是H→γγ的不可去本底,更好的理解双光子的产生,有助于提高寻找Higgs的灵敏度以及研究Higgs粒子的性质。它还是许多其他新物理的不可去本底,如额外维理论等。另外它是检验量子色动力学理论(QCD)的重要探针。我们通过实验上测得的双光子截面和理论预言的双光子截面进行对比。一方面能够验证理论的准确性,另一方面有助于我们探究新物理。 物理学家们对孤立双光子截面的测量已有大量的研究。在质心能量为1.96TeV的Tevatron上,CDF和D0实验分别测量了孤立双光子的截面。LHC上的ALTAS也测量了质心能量为7TeV的孤立双光子截面。而CMS实验也使用了2010年获取的积分亮度为36pb-1的数据进行了质心能量为7TeV的双光子截面测量。 本文是使用CMS实验、Run1阶段2011年和2012年、质心能量分别为7TeV和8TeV的数据,来测量孤立双光子的截面。较之2010年的数据,由于统计量得到很大提高,不可再忽略两个光子之间的关联性,因此需要使用两个光子相关联的二维模板来拟合,这是一个很大的挑战。 本文的物理目标是测量孤立双光子截面。由于Run1阶段的数据主要包括了两部分数据,其质心能量和积分亮度不同,探测器状态等也不尽相同。因此在保持基本分析策略相同的基础上,采用不同的处理方法。比如,鉴别真假光子(光子信号和本底)的变量,两部分数据均是使用粒子流孤立性变量(Particle-Flow Isolation)作为模板,并且都是从数据中直接获得(data-driven method)。光子信号模板使用随机圆锥(Random-cone)的方法来得到,并且使用蒙特卡罗(MC)样本以及具有高纯度光子的样本Z→μμγ来验证这一方法的准确性。光子本底模板从几乎都是假光子、位于簇射变量σiηiη的边沿区域的重建光子样本中获得(σiηiη sideband方法),这一方法可以通过MC样本来进行验证。通过构建两光子关联的二维模板,利用似然函数拟合方法从数据中得到双光子信号的事例数。效率从蒙特卡罗中提取,考虑到蒙特卡罗和数据之间的差异,使用tag and probe的方法来对效率进行修正,使其更接近数据。这些分析的基本策略是相同的,但一些细节处理方面不同。比如模板,虽然都是使用Particle-Flow Isolation变量,但是在处理2011年7TeV数据时候,采用的模板变量是光子孤立性变量(Paricle-Flow Photon Isolation),而2012年8TeV采用的是强子孤立性变量(Parieel-Flow Charged Isolation)。 本文测量了质心能量为7TeV、两光子横动量分别大于25GeV和40GeV、光子赝快度|η|<2.5但|η|(ε)[1.44,1.57]、两光子的距离△Rγγ>0.45的截面:17.2±0.2(stat)±1.9(syst)±0.4(lumi)pb,也测量了质心能量为8TeV、两光子横动量分别大于25GeV和40GeV、光子赝快度|η|<2.5但|η|(ε)[1.44,1.57]、两光子的距离△Rγγ>0.45以及双光子不变质量mγγ>75GeV的截面:16.7±0.2(stat)±0.9(syst)±0.4(lumi)pb。同时还测量了关于双光子不变质量mγγ、双光子横动量pT,γγ、双光子方位角的差异△φγγ和双光子系统在Collins-Soper坐标系中极化角余弦的绝对值|cosθ*|这4个观测量的微分截面,以及8TeV和7TeV关于mγγ微分截面的比值。最后实验测量的结果还与量子色动力学理论不同阶的计算进行了对比,为检验标准模型做出了贡献。