Misura della sezione d'urto di produzione e ricerca di nuova fisica in eventi Z gamma gamma prodotti da collisioni protone protone a sqrt(s) = 13 TeV misurate dal detector CMS presso l'acceleratore LHC

A measurement of the production of a Z boson in association with two or more photons is presented. The analysis is based on proton proton collisions data collected by the CMS experiment, at a centre of mass energy of 13 TeV, and corresponding to an integrated luminosity of about 137 inverse femtobarns. Events are reconstructed in a fiducial phase space by selecting pairs of same flavour opposite sign leptons, originating from the Z boson decay, and at least two isolated photons. The background contributions to this process are divided into two classes, "prompt" and "non-prompt", the former including events with genuine photons while the latter representing events where one or more reconstructed photons originate from hadrons decay inside jets. The non-prompt background source is estimated with a data-driven technique, while the prompt background source is estimated by using simulated events. The measured fiducial cross section is in agreement with the Standard Model prediction and the observed significance corresponds to 4.8 standard deviations. Events selected in the same phase space used for the fiducial cross section measurement are also exploited to set limits on several anomalous Quartic Gauge Couplings, in terms of dimension 8 effective field theory operators. The constraints obtained are compatible and complementary to other studies which use alternative production and decay channels. This work represents the first study of the associated production of Z boson and at least two photons at a centre of mass energy of 13 TeV.

In questa tesi viene presentato uno studio della produzione associata di un bosone Z e almeno due fotoni. L'analisi è stata condotta sfruttando collisioni protone protone, raccolte dall'esperimento CMS ad un'energia del centro di massa pari a 13 TeV, che corrispondono ad una luminosità integrata di 137 femtobarn inversi. Gli eventi di interesse sono ricostruiti in uno spazio delle fasi fiduciale selezionando coppie di leptoni, provenienti dal decadimento del bosone Z, accompagnati da almeno due fotoni isolati. Le possibili sorgenti di fondo sono divise in due classi identificate come "prompt" e "non-prompt": la prima descrive gli eventi in cui i fotoni provengono dal vertice primario dell'interazione mentre la seconda contiene gli eventi in cui getti adronici sono ricostruiti come fotoni. La quantità di eventi contenuta nella categoria "non-prompt" è stata stimata con un metodo basato sui dati mentre quella "prompt" attraverso simulazioni. La sezione d'urto fiduciale misurata è in accordo con la predizione del Modello Standard e la significatività osservata corrisponde a 4.8 deviazioni standard. Gli eventi selezionati per la misura della sezione d'urto fiduciale sono anche usati per porre limiti a possibili accoppiamenti anomali dei bosoni di gauge, parametrizzati attraverso teorie di campo effettive. I limiti ottenuti sono compatibili e complementari ai risultati derivati da altri studi che utilizzano canali di produzione e decadimento alternativi. Il lavoro presentato in questa tesi rappresenta il primo studio della produzione associata di un bosone Z ed almeno due fotoni ad un'energia del centro di mass pari a 13 TeV.