KIP-Veröffentlichungen

Die Produktion mehrerer elektroschwacher Eichbosonen stellt einen Test des Standardmodells dar und ermöglicht die Suche nach neuer Physik. Diese Arbeit untersucht die ZZγ-Produktion mit dem ATLAS-Detektor unter Verwendung von Proton-Proton-Kollisionsdaten aus Run 3, die zwischen 2022 und 2024 bei einer Schwerpunktsenergie von √s = 13.6 TeV aufgenommen wurden und einer integrierten Luminosität von 163.9 fb⁻¹ entsprechen. Die Machbarkeit einer Monte-Carlo-basierten Abschätzung des Fake-Photon-Untergrunds wird untersucht. Unterschiede in den Ereigniszahlen und kinematischen Verteilungen im Vergleich zur Run 2-Abschätzung weisen auf Einschränkungen der Simulation hin und motivieren eine datengetriebene Abschätzung des Fake-Photon-Untergrunds. Darüber hinaus wird eine mögliche kinematische Trennung zwischen der direkten pp → ZZγ-Produktion und dem Beitrag aus assoziierter ZH-Produktion mit H → Zγ untersucht. Während mehrere Observablen eine Unterscheidung ermöglichen, begrenzt der kleine Higgs-Beitrag eine praktische Trennung, selbst bei der am HL-LHC erwarteten erhöhten Luminosität. Zusätzlich wird der Einfluss von Photonen aus der Final-State-Radiation auf die Signalsensitivität untersucht, wobei sich zeigt, dass eine inklusive 4ℓγ-Selektion die erwartete Sensitivität erhöhen kann. Schließlich wird die Hälfte des Run 3-Datensatzes, entsprechend 81.95 fb⁻¹, untersucht, wobei fünf beobachtete Kandidatenereignisse gefunden werden. Es wird ein Wirkungsquerschnitt auf Rekonstruktionsebene im Signalbereich von σ_{Run 3}^SR = 0.054^+0.041_−0.026 (stat.) ± 0.002 (syst.) ± 0.001 (lumi.) fb bestimmt, der mit dem entsprechenden Run 2-Ergebnis übereinstimmt.

The production of multiple electroweak gauge bosons tests the Standard Model and probes new physics. This thesis investigates ZZγ production with the ATLAS detector using Run 3 proton-proton collision data collected from 2022 to 2024 at √s = 13.6 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 163.9 fb⁻¹. The feasibility of a Monte Carlo-based fake photon background estimate is investigated. Differences in event yields and kinematic distributions compared to the Run 2 estimate indicate limitations of the simulation, motivating a data-driven fake photon background estimate. Furthermore, possible kinematic separation between direct pp → ZZγ production and the contribution from associated ZH production with H → Zγ is investigated. While several observables show discriminating power, the small Higgs contribution limits a practical separation, even with the increased luminosity expected at the HL-LHC. Additionally, the impact of final-state radiation photons on the signal sensitivity is examined, showing that an inclusive 4ℓγ selection can increase the expected sensitivity. Finally, half of the Run 3 dataset, corresponding to 81.95 fb⁻¹, is investigated, yielding five observed candidate events. A reconstruction-level cross section in the signal region of σ_{Run 3}^SR = 0.054^+0.041_−0.026 (stat.) ± 0.002 (syst.) ± 0.001 (lumi.) fb is obtained, consistent with the corresponding Run 2 result.