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Abstract

A search for new particles that decay into top-quark pairs producing two massive jets with high transverse momentum is presented. Data collected with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider during the proton-proton collision run at sqrt(s) = 7 TeV in 2011 is analysed.

The substructure-based HEPTopTagger technique is used to separate top-quark jets from those arising from light quarks or gluons. The performance of this method is evaluated using a statistically independent sample. Top-quark candidates are also required to have a bottom-quark decay associated with them. The backgrounds are estimated using data-driven techniques.

No significant deviation between data and the sum of Standard Model background processes, such as ttbar production and multijet production, is observed in the di-top invariant mass spectrum. Therefore limits on the production cross section times branching fractions of certain models of Z' boson and a Kaluza-Klein gluon resonances are set. The production of Z' bosons with masses between 0.70 and 1.00 TeV as well as 1.28 and 1.32 TeV and Kaluza-Klein gluons with masses between 0.70 and 1.48 TeV is excluded at 95% C.L.

Translation of abstract (German)

Eine Suche nach neuen Teilchen welche zu Top-Quarks zerfallen und dabei zwei schwere Jets mit hohen Transversalimpulsen erzeugen wird vorgestellt. Für diese Analyse werden Daten, aufgenommen mit dem ATLAS Detektor am Large Hadron Collider während der Proton-Proton Kollisionen bei sqrt(s) = 7 TeV im Jahr 2011, verwendet.

Um von Top-Quarks stammende Jets von solchen zu unterscheiden, die von leichten Quarks oder Gluonen initiiert wurden, wird der substruktur-basierte HEPTopTagger Algorithmus verwendet. Die Leistungsfähigkeit dieser Methode wird mithilfe eines statistisch unabhängigen Datensatzes validiert. Zur weiteren Unterdrückung von Untergründen wird der Nachweis eines dem Top-Quark-Kandidaten zugeordneten Bottom-Quark-Zerfalls verlangt. Die Untergründe werden unter Benutzung der gemessenen Daten abgeschätzt.

In der invarianten Massverteilung des Di-Top-Quark Systems wird keine signifikante Abweichung zwischen Daten und der Summe der vom Standard Modell vorhergesagten Untergrundprozesse - wie zum Beispiel ttbar- oder Multijet-Ereignissen - beobachtet. Es ist daher möglich Grenzwerte auf das Produkt aus Wirkungsquerschnitt und Verzweigungsverhältnis für bestimmte Modelle von Z'-Bosonen und Kaluza-Klein-Gluonen zu bestimmen. Die Erzeugung von Z'-Bosonen mit einer Masse zwischen 0.70 und 1.00 TeV sowie zwischen 1.28 und 1.32 TeV und Kaluza-Klein-Gluonen mit Massen zwischen 0.70 und 1.48 TeV wird mit 95 % C.L. ausgeschlossen.