TY  - JOUR
A1  - Hirsch, Martin
A1  - Krauss, Manuel E.
A1  - Opferkuch, Toby
A1  - Porod, Werner
A1  - Staub, Florian
T1  - A constrained supersymmetric left-right model
JF  - JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS
N2  - We present a supersymmetric left-right model which predicts gauge coupling unification close to the string scale and extra vector bosons at the TeV scale. The subtleties in constructing a model which is in agreement with the measured quark masses and mixing for such a low left-right breaking scale are discussed. It is shown that in the constrained version of this model radiative breaking of the gauge symmetries is possible and a SM-like Higgs is obtained. Additional CP-even scalars of a similar mass or even much lighter are possible. The expected mass hierarchies for the supersymmetric states differ clearly from those of the constrained MSSM. In particular, the lightest down-type squark, which is a mixture of the sbottom and extra vector-like states, is always lighter than the stop. We also comment on the model’s capability to explain current anomalies observed at the LHC.
KW  - supersymmetry
KW  - phenomenology
KW  - LHC
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-168016
VL  - 03
IS  - 009
ER  - 
TY  - THES
A1  - Karg, Stefan
T1  - Calculations of multi-particle processes at the one-loop level: precise predictions for the LHC
T1  - Berechnung von Vielteilchenprozessen auf Einschleifenniveau : präzise Vorhersagen für den Large Hadron Collider
N2  - The Standard Model (SM) of elementary particle physics provides a uniform framework for the description of three fundamental forces, the electromagnetic and weak forces, describing interactions between quarks and leptons, and the strong force, describing a much stronger interaction between the coloured quarks. Numerous experimental tests have been performed in the last thirty years, showing a spectacular agreement with the theoretical predictions of the Standard Model, even at the per mille level, therefore validating the model at the quantum level. An important cornerstone of the Standard Model is the Higgs mechanism, which provides a possible explanation of electroweak symmetry breaking, responsible for the masses of elementary fermions and the W and Z bosons, the carriers of the weak force. This mechanism predicts a scalar boson, the Higgs boson, which has escaped its discovery so far. If the Higgs mechanism is indeed realised in nature, the upcoming Large Hadron Collider (LHC) at CERN will be able to find the associated Higgs boson. The discovery of a Higgs boson by itself is not sufficient to establish the Higgs mechanism, the basic ingredient being the Higgs potential which predicts trilinear and quartic couplings. These have to be confirmed experimentally by the study of multi-Higgs production. We therefore present a calculation of the loop-induced processes gg to HH and gg to HHH, and investigate the observability of multi-Higgs boson production at the LHC in the Standard Model and beyond. While the SM cross sections are too small to allow observation at the LHC, we demonstrate that physics beyond the SM can lead to amplified, observable cross sections. Furthermore, the applicability of the heavy top quark approximation in two- and three-Higgs boson production is investigated. We conclude that multi-Higgs boson production at the SuperLHC is an interesting probe of Higgs sectors beyond the SM and warrants further study. Despite the great success of the SM, it is widely believed that this model cannot be valid for arbitrarily high energies. The LHC will probe the TeV scale and theoretical arguments indicate the appearance of physics beyond the SM at this scale. The search for new physics requires a precise understanding of the SM. Precise theoretical predictions are needed which match the accuracy of the experiments. For the LHC, most analyses require next-to-leading order (NLO) precision. Only then will we be able to reliably verify or falsify different models. At the LHC, many interesting signatures involve more than two particles in the final state. Precise theoretical predictions for such multi-leg processes are a highly nontrivial task and new efficient methods have to be applied. The calculation of the process PP to VV+jet at NLO is an important background process to Higgs production in association with a jet at the LHC. We compute the virtual corrections to this process which form the "bottleneck" for obtaining a complete NLO prediction. The resulting analytic expressions are generated with highly automated computer routines and translated into a flexible Fortran code, which can be employed in the computation of differential cross sections of phenomenological interest. The obtained results for the virtual corrections indicate that the QCD corrections are sizable and should be taken into account in experimental studies for the LHC.
N2  - Das Standardmodell der Teilchenphysik bietet einen einheitlichen Rahmen zur Beschreibung dreier fundamentaler Kräfte. Die elektromagnetische und schwache Kraft beschreibt die Wechselwirkung zwischen Quarks und Leptonen, während die weit stärkere starke Kraft nur auf die farbgeladenen Quarks wirkt. Die zahlreichen experimentellen Tests, die in den vergangenen 30 Jahren durchgeführt wurden, sind in spektakulärer Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen des Standardmodells, sogar auf dem pro mille Niveau und bestätigen damit das Modell auf dem Quantenniveau. Ein Grundpfeiler des Standardmodells ist der Higgsmechanismus, der eine mögliche Erklärung für die elektro-schwache Symmetriebrechung liefert, die verantwortlich ist für die beobachteten Massen elementarer Fermionen und der W und Z Bosonen, den Trägern der schwachen Kraft. Dieser Mechanismus sagt ein skalares Boson, das Higgs Boson, voraus, das bisher noch nicht entdeckt wurde. Falls dieser Mechanismus wirklich in der Natur realisiert ist, wird der Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Lage sein, das zugehörige Higgs Boson zu entdecken. Die Entdeckung des Higgs Bosons für sich alleine gestellt reicht nicht aus, um den Higgsmechanismus zu etablieren, dessen zentraler Bestandteil das Higgspotential ist, welches trilineare und quartische Selbstkopplungen vorhersagt. Diese müssen im Experiment durch die Analyse von multipler Higgsproduktion bestätigt werden. Wir präsentieren daher die Berechnung der schleifen-induzierten Prozesse gg nach HH und gg nach HHH und untersuchen die Observierbarkeit von multipler Higgsproduktion am LHC im Rahmen des Standardmodells und darüber hinaus. Da die Standardmodell-Wirkungsquerschnitte zu klein sind, um die Produktion von drei Higgs Bosonen am LHC zu beobachten, zeigen wir, dass Physik jenseits des Standardmodells zu verstärkten und damit beobachtbaren Wirkungsquerschnitten führen kann. Darüber hinaus wird die Anwendbarkeit der Näherung eines schweren top Quarks auf die Produktion von zwei und drei Higgs Bosonen untersucht. Wir kommen zu dem Schluss, dass multiple Higgsproduktion am Super-LHC eine interessante Sonde des Higgs Sektors ist und weitere Untersuchungen rechtfertigt. Trotz des großartigen Erfolgs des Standardmodells wird weithin vermutet, dass dieses Modell seine Gültigkeit nicht bis zu beliebig hohen Energieskalen behält. Theoretische Argumente deuten auf Anzeichen neuer Physik jenseits des Standardmodells auf der TeV Skala hin, die der LHC untersuchen wird. Die Suche nach neuer Physik erfordert ein detailliertes Verständnis des Standardmodells. Präzise theoretische Vorhersagen sind nötig, die der experimentellen Genauigkeit der Experimente entsprechen. Für den LHC sind die meisten Analysen in nächst-führender Ordnung (NLO) erforderlich. Nur dann werden wir verlässlich erweiterte Modelle bestätigen oder falsifizieren können. Am LHC sind viele interessante Signaturen verknüpft mit Endzuständen, die mehr als zwei Teilchen beinhalten. Präzise theoretische Vorhersagen für solche Multiple-Teilchen-Prozesse stellen eine sehr große Herausforderung dar, für die neue und effiziente Methoden verwendet werden müssen. Die Berechnung des Prozesses PP nach VV+jet in nächst-führender Ordnung ist ein wichtiger Hintergrundprozess für die Higgsproduktion in Assoziation mit einem Jet am LHC. Wir berechnen die virtuellen Korrekturen zu diesem Prozess, welche die größte Schwierigkeit darstellt, eine Vorhersage mit NLO Präzision zu erhalten. Die resultierenden analytischen Ausdrücke wurden weitgehend automatisiert erzeugt und in einen flexiblen Fortran Code übersetzt, der für die Berechnung von totalen und differentiellen Wirkungsquerschnitten von phänomenologischem Interesse verwendet werden kann. Die erzielten Ergebnisse für die virtuellen Korrekturen deuten auf große QCD Korrekturen hin, die in experimentellen Studien für den LHC berücksichtigt werden sollten.
KW  - Higgs-Teilchen
KW  - LHC
KW  - Standard Modell
KW  - MSSM
KW  - gluon-gluon Wechselwirkung
KW  - intermediate boson production
KW  - Higgs bosons
KW  - standard model
KW  - gluon-gluon interactions
KW  - minimal supersymmetric standard model
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-27505
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bach, Fabian
T1  - Charged Current Top Quark Couplings at the LHC
T1  - Geladene Stromkopplungen des Top-Quarks am LHC
N2  - The top quark plays an important role in current particle physics, from a theoretical point of view because of its uniquely large mass, but also experimentally because of the large number of top events recorded by the LHC experiments ATLAS and CMS, which makes it possible to directly measure the properties of this particle, for example its couplings to the other particles of the standard model (SM), with previously unknown precision. In this thesis, an effective field theory approach is employed to introduce a minimal and consistent parametrization of all anomalous top couplings to the SM gauge bosons and fermions which are compatible with the SM symmetries. In addition, several aspects and consequences of the underlying effective operator relations for these couplings are discussed. The resulting set of couplings has been implemented in the parton level Monte Carlo event generator WHIZARD in order to provide a tool for the quantitative assessment of the phenomenological implications at present and future colliders such as the LHC or a planned international linear collider. The phenomenological part of this thesis is focused on the charged current couplings of the top quark, namely anomalous contributions to the trilinear tbW coupling as well as quartic four-fermion contact interactions of the form tbff, both affecting single top production as well as top decays at the LHC. The study includes various aspects of inclusive cross section measurements as well as differential distributions of single tops produced in the t channel, bq → tq', and in the s channel, ud → tb. We discuss the parton level modelling of these processes as well as detector effects, and finally present the prospected LHC reach for setting limits on these couplings with 10 resp. 100 fb−1 of data recorded at √s = 14 TeV.
N2  - Das Top-Quark spielt eine wichtige Rolle in der aktuellen Teilchenphysik, sowohl aus theoretischer Sicht aufgrund seiner einzigartig großen Masse, aber auch aus experimenteller Sicht wegen der großen Anzahl an Top-Ereignissen, die von den LHC-Experimenten ATLAS und CMS bereits aufgezeichnet wurden. Diese ermöglichen direkte Messungen der Eigenschaften dieses Teilchens, zum Beispiel seine Kopplungen an die anderen Teilchen des Standardmodells (SM), mit einer bis dato unerreichten Genauigkeit. In der vorliegenden Arbeit wird ein Zugang mittels effektiver Feldtheorie verwendet, um eine minimale und konsistente Parametrisierung aller anomalen Top-Kopplungen an die Eichbosonen und Fermionen des SM zu finden, die mit allen SM-Symmetrien kompatibel ist. Zudem werden verschiedene Aspekte und Konsequenzen der zugrundeliegenden Operatorrelationen für diese Kopplungen diskutiert. Der resultierende Satz von Kopplungen wurde in den Monte Carlo-Ereignisgenerator WHIZARD implementiert, um einen quantitativen Zugang zu den phänomenologischen Implikationen an aktuellen und zukünftigen Teilchenbeschleunigern wie dem LHC oder einem geplanten internationalen Linearbeschleuniger zu ermöglichen. Der phänomenologische Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die geladenen Stromkopplungen des Top-Quarks, beziehungsweise anomale Beiträge zur trilinearen tbW-Kopplung wie zur quartischen Kontaktwechselwirkung der Form tbff, die Einfluss auf die Produktion einzelner Top-Quarks sowie auf deren Zerfall am LHC haben. Die Studie umfasst verschiedene Aspekte der Messung inklusiver Wirkungsquerschnitte, aber auch differentieller Verteilungen einzelner Top-Quarks, die entweder im t-Kanal, bq → tq', oder im s-Kanal, ud → tb, produziert wurden. Diskutiert werden sowohl die Modellierung dieser Prozesse auf Parton-Ebene als auch Detektoreffekte, um schließlich zu einer Abschätzung der voraussichtlichen Ausschlussgrenzen des LHC an solche Kopplungen mit 10 bzw. 100 fb−1 an aufgezeichneten Daten bei √s = 14 TeV zu kommen.
KW  - LHC
KW  - t-Quark
KW  - particle physics
KW  - high energy physics
KW  - top quark
KW  - effective field theory
KW  - single top production
KW  - Physik
KW  - Elementarteilchenphysik
KW  - Hochenergiephysik
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-82358
ER  - 
TY  - THES
A1  - Liebler, Stefan
T1  - LHC phenomenology and higher order electroweak corrections in supersymmetric models with and without R-parity
T1  - LHC Phänomenologie und elektroschwache Korrekturen in SUSY Modellen mit und ohne R-Parität
N2  - During the last decades the standard model of particle physics has evolved to one of the most precise theories in physics, describing the properties and interactions of fundamental particles in various experiments with a high accuracy. However it lacks on some shortcomings from experimental as well as from theoretical point of view: There is no approved mechanism for the generation of masses of the fundamental particles, in particular also not for the light, but massive neutrinos. In addition the standard model does not provide an explanation for the observance of dark matter in the universe. Moreover the gauge couplings of the three forces in the standard model do not unify, implying that a fundamental theory combining all forces can not be formulated. Within this thesis we address supersymmetric models as answers to these various questions, but instead of focusing on the most simple supersymmetrization of the standard model, we consider basic extensions, namely the next-to-minimal supersymmetric standard model (NMSSM), which contains an additional singlet field, and R-parity violating models. R-parity is a discrete symmetry introduced to guarantee the stability of the proton. Using lepton number violating terms in the context of bilinear R-parity violation and the munuSSM we are able to explain neutrino physics intrinsically supersymmetric, since those terms induce a mixing between the neutralinos and the neutrinos. Since 2009 the Large Hadron Collider (LHC) at CERN explores the new energy regime of Tera-electronvolt, allowing the production of potentially existing heavy particles by the collision of protons. Thus the near future might provide answers to the open questions of mass generation in the standard model and show hints towards physics beyond the standard model. Therefore this thesis works out the phenomenology of the supersymmetric models under consideration and tries to point out differences to the well-known features of the simplest supersymmetric realization of the standard model. In case of the R-parity violating models the decays of the light neutralinos can result in displaced vertices. In combination with a light singlet state these displaced vertices might offer a rich phenomenology like non-standard Higgs decays into a pair of singlinos decaying with displaced vertices. Within this thesis we present some calculations at next order of perturbation theory, since one-loop corrections provide possibly large contributions to the tree-level masses and decay widths. We are using an on-shell renormalization scheme to calculate the masses of neutralinos and charginos including the neutrinos and leptons in case of the R-parity violating models at one-loop level. The discussion shows the similarities and differences to existing calculations in another renormalization scheme, namely the DRbar scheme. Moreover we consider two-body decays of the form chi_j^0 -> chi_l^\pm W^\mp involving a heavy gauge boson in the final state at one-loop level. Corrections are found to be large in case of small or vanishing tree-level decay widths and also for the R-parity violating decay of the lightest neutralino chi_1^0 -> l^\pm W^\mp. An interesting feature of the models based on bilinear R-parity violation is the correlation between the branching ratios of the lightest neutralino decays and the neutrino mixing angles. We discuss these relations at tree-level and for two-body decays chi_1^0 -> l^\pm W^\mp also at one-loop level, since only the full one-loop corrections result in the tree-level expected behavior. The appendix describes the two programs MaCoR and CNNDecays being developed for the analysis carried out in this thesis. MaCoR allows for the calculation of mass matrices and couplings in the models under consideration and CNNDecays is used for the one-loop calculations of neutralino and chargino mass matrices and the two-body decay widths.
N2  - Das heutige Standardmodell der Teilchenphysik ist eine der präzisesten Theorien der Physik, welche die Eigenschaften der bekannten Elementarteilchen und deren Wechselwirkungen in zahlreichen Experimenten mit hoher Genauigkeit beschreibt. Gleichwohl zeigt es Schwachpunkte auf experimenteller wie theoretischer Seite: Zwar gibt es mit dem Higgs-Mechanismus einen theoretischen Ansatz für die Erzeugung von Massen der Elementarteilchen im Standardmodell, jedoch ist dieser experimentell (noch) nicht nachgewiesen. Insbesondere benötigt das Standardmodell für die Erklärung der leichten Massen der Neutrinos noch eine Erweiterung. Darüber hinaus liefert das Standardmodell keinen Kandidaten für dunkle Materie, welche den dominanten Anteil der Materie im Universum ausmacht. Antworten auf viele dieser Fragestellungen liefern supersymmetrische Modelle, auf denen auch diese Arbeit fußt. Statt der einfachsten supersymmetrischen Realisierung des Standardmodells beschäftigen wir uns mit Erweiterungen, darunter das nächstminimale supersymmetrischen Standardmodell (NMSSM), welches ein zusätzliches Singletfeld enthält, sowie R-Paritätsverletzende Modelle. R-Parität ist eine diskrete Symmetrie, die die Stabilität des Protons in supersymmetrischen Erweiterungen garantiert. Die Nutzung von leptonzahlverletzenden Termen im Kontext von bilinearer R-Paritätsverletzung und dem munuSSM erlaubt die Erklärung von Neutrinodaten, da besagte Terme eine Mischung der Neutralinos mit den Neutrinos bewirken. Seit 2009 stößt der Large Hadron Collider'' (Großer Hardonenbeschleuniger, LHC) am CERN in Genf in den Energiebereich von Teraelektronenvolt vor und erlaubt so die Produktion von schweren, noch unbekannten Teilchen. Somit könnte die nahe Zukunft die Frage nach der Massenerzeugung im Standardmodell beantworten und Hinweise auf neue Physik liefern. Daher arbeiten wir die Phänomenologie der oben erwähnten supersymmetrischen Modelle an Beschleunigerexperimenten heraus und diskutieren die Unterschiede zur einfachsten supersymmetrischen Realisierung des Standardmodells. Im Falle von R-Paritätsverletzung können die Zerfälle des leichtesten Neutralinos Vertices mit Abstand zum Wechselwirkungspunkt erzeugen. In Kombination mit leichten singletartigen Teilchen können diese Zerfälle eine reiche Phänomenologie bereithalten wie beispielsweise Higgszerfälle in leichte singletartige Neutralinos, welche vor ihrem Zerfall eine messbare Strecke im Detektor zurücklegen. In dieser Arbeit präsentieren wir auch Rechnungen in der nächsthöheren Ordnung Störungs-theorie, da Einschleifenbeiträge große Korrekturen zu den Massen und Zerfallsbreiten auf Baumgraphenniveau liefern können. Wir berechnen die Massen von Neutralinos und Charginos, welche im Falle der R-Paritätsverletzung Neutrinos und Leptonen beinhalten, in nächsthöherer Ordnung und heben die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu exisitierenden Rechnungen in anderen Renormierungsschemata hervor. Darüberhinaus betrachten wir Zweikörperzerfälle der Form chi_j^0 -> chi_l^\pm W^\mp auf Einschleifenniveau. Im Falle von verschwindenden Zerfallsbreiten auf Baumgraphenniveau können die Korrekturen groß werden, genauso auch für die $R$-Paritäts-verletzenden Zerfälle des leichtesten Neutralinos chi_1^0 -> l^\pm W^\mp. Ein Charakteristikum von Modellen basierend auf bilinearer R-Paritätsverletzung ist die Korrelation zwischen den Verzweigungsverhältnissen der leichtesten Neutralinozerfälle und den Neutrinomischungswinkeln. Wir zeigen diese Beziehungen auf Baumgraphenniveau und für die Zweikörperzerfälle chi_1^0 -> l^\pm W^\mp auch in nächsthöherer Ordnung, da nur die volle Einschleifenkorrektur das erwartete Ergebnis liefert. Im Anhang werden die zwei für diese Arbeit erzeugten Programme MaCoR und CNNDecays vorgestellt. Während MaCoR die Berechnung von Massenmatrizen und Kopplungen in den besagten Modellen erlaubt, wurde mit CNNDecays die numerische Auswertung der Einschleifenrechnungen vorgenommen.
KW  - Supersymmetrie
KW  - LHC
KW  - Neutrino
KW  - Elementarteilchenphysik
KW  - R-Paritaet
KW  - Schleifendiagramm
KW  - Renormierung
KW  - supersymmetry
KW  - LHC phenomenology
KW  - R-parity
KW  - electroweak corrections
KW  - on-shell renormalization
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69367
ER  - 
TY  - THES
A1  - Speckner, Christian
T1  - LHC Phenomenology of the Three-Site Higgsless Model
T1  - LHC-Phänomenologie des Three-Site Higgsless Model
N2  - The Three-Site Higgsless Model is alternative implementation of electroweak symmetry breaking which in the Standard Model is mediated by the Higgs mechanism. The main features of this model is the appearance of two new heavy vector resonances W' and Z' with masses > 380 GeV as well as a set of new heavy fermions (> 1.8 TeV). In this model, unitarity of the amplitudes for the scattering of longitudinal gauge bosons is maintained by the exchange of the W' and Z' up to a scale of ~2 TeV. Consistency with the electroweak precision observables from the LEP / LEP-II experiments implies an exceedingly small coupling of the new vector bosons to the light Standard Model fermions (about 3% of the isospin gauge coupling). In this thesis, the LHC phenomenology of this scenario is explored. To this end, we calculated the couplings and widths of all the new particles and implemented the model into the Monte-Carlo eventgenerator WHIZARD / O'Mega. With this implementation, we simulated the parton-level production of the gauge boson and fermion partners in different channels possibly suitable for their discovery at the LHC. The results are presented together with an introduction to the model and a discussion of its properties. We find that, while the fermiophobic nature of the new heavy gauge bosons does make them intrinsically difficult to observe at a collider, the LHC should be able to establish the existence of both resonances and even give some hints about the properties of their couplings which would be a vital test of the consistency of such a scenario. For the heavy fermions, we find that their large mass is accompanied by relative widths of more than $10\%$, making them ill-suited for a direct discovery at the LHC. Nevertheless, our simulations reveal that there is a part of parameter space where, given enough time, patience and a good understanding of detector and backgrounds, a direct discovery might be possible.
N2  - Das "Three-Site Higgsless Model" ist eine alternative Implementation der Elektroschwachen Symmetriebrechung, welche im Standardmodell der Teilchenphysik durch den Higgsmechanismus erfolgt. Die wesentlichen Eigenschaften dieses Modell sind das Auftreten zweier neuer schwerer Vektorresonanzen W' und Z' mit Massen > 380 GeV sowie eines Satzes von schweren (> 1.8 TeV) Fermionen. Die Unitarität der Amplituden für die Streuung longitudinaler Eichbosonen wird in diesem Modell durch den Austausch von der W' und Z' bis zu einer Skala von ~2 TeV sichergestellt. Konsistenz mit den elektroschwachen Präzisionsobservablen aus den LEP / LEP-II Experimenten bedingt eine äußerst kleine Kopplung der neuen Vektorbosonen an die leichten Fermionen des Standardmodells (etwa 3% der Isospin-Eichkopplung). In dieser Doktorarbeit wird die LHC-Phänomenologie dieses Szenarios untersucht. Zu diesem Zwecke wurden die Kopplungen und Breiten aller neuen Teilchen berechnet und das Modell in den Monte-Carlo-Generator WHIZARD / O'Mega implementiert. Diese Implementation wurde verwendet, um die Produktion der Fermion- und Eichbosonpartner auf Partonniveau in verschiedenen Kanälen zu simulieren, welche sich für die Entdeckung am LHC eignen könnten. Die Ergebnisse werden zusammen mit ein Einführung in das Modell sowie einer Diskussion der Modelleigenschaften präsentiert. Obwohl ihre fermiophobe Natur die Entdeckung der schweren Eichbosonen an Teilchenbeschleunigern grundsätzlich erschwert, zeigt sich, daß der LHC die entsprechenden Resonanzen finden kann und sogar einige Rückschlüsse auf die Stärke der fermiophoben Kopplungen (was ein wesentlicher Test der Konsistenz eines solchen Szenarios wäre) zulassen sollte. Bei der Berechnung der Breite der schweren Fermionen stellt sich heraus, daß zu der großen Masse auch relative Breiten von 10% und mehr kommen, so daß diese Teilchen sich eher schlecht für eine direkte Entdeckung am LHC eignen. Trotzdem zeigen die Simulationen daß, hinreichend viel Zeit, Geduld sowie ein gutes Verständnis von Detektor und Hintergrund vorausgesetzt, eine direkte Entdeckung zumindest in einem Teil des Parameterraums möglich ist.
KW  - LHC
KW  - Phänomenologie
KW  - Theoretische Physik
KW  - Elementarteilchenphysik
KW  - Theoretical Physics
KW  - Particle Physics
KW  - LHC
KW  - Phenomenology
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-45931
ER  - 
TY  - JOUR
T1  - Measurement of differential cross sections and W\(^+\)/W\(^-\) cross-section ratios for W boson production in association with jets at root s=8 TeV with the ATLAS detector
JF  - Journal of High Energy Physics
N2  - This paper presents a measurement of the W boson production cross section and the W+/W- cross-section ratio, both in association with jets, in proton-proton collisions at root s = 8 TeV with the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. The measurement is performed in final states containing one electron and missing transverse momentum using data corresponding to an integrated luminosity of 20.2 fb(-1). Differential cross sections for events with at least one or two jets are presented for a range of observables, including jet transverse momenta and rapidities, the scalar sum of transverse momenta of the visible particles and the missing transverse momentum in the event, and the transverse momentum of the W boson. For a subset of the observables, the differential cross sections of positively and negatively charged W bosons are measured separately. In the cross-section ratio of W+/W- the dominant systematic uncertainties cancel out, improving the measurement precision by up to a factor of nine. The observables and ratios selected for this paper provide valuable input for the up quark, down quark, and gluon parton distribution functions of the proton.
KW  - Hadron-Hadron scattering (experiments)
KW  - To-leading order
KW  - P(P)over-bar collicions
KW  - Parton distributions
KW  - Transverse-momentum
KW  - Pair production
KW  - Events
KW  - Decay
KW  - Plus
KW  - LHC
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-220872
VL  - 77
IS  - 5
ER  - 
TY  - JOUR
T1  - Measurement of the inclusive and fiducial t(t)over-bar production cross-sections in the lepton+jets channel in \({pp}\) collisions at root s=8 TeV with the ATLAS detector
JF  - The European Physical Journal C
N2  - The inclusive and fiducial t (t) over bar production cross sections are measured in the lepton+jets channel using 20.2 fb(-1) of proton proton collision data at a centre-of mass energy of 8 TeV recorded with the ATLAS detector at the LHC. Major systematic uncertainties due to the modelling of the jet energy scale and b-tagging efficiency are constrained by separating selected events into three disjoint regions. In order to reduce systematic uncertainties in the most important background, the W+jets process is modelled using Z+jets events in a data-driven approach. The inclusive t (t) over bar cross-section is measured with a precision of 5.7% to be (sigma(inc) (t (t) over bar) = 248.3 +/- 0.7 (stat.) +/- 13.4 (syst.) +/- 4.7 (lumi.) pb, assuming a top-quark mass of 172.5 GeV. The result is in agreement with the Standard Model prediction. The cross-section is also measured in a phase space close to that of the selected data. The fiducial cross-section is sigma(fid) (t (t) over bar) = 48.8 +/- 0.1 (stat.) +/- 2.0 (syst.) +/- 0.9 (lumi.) pb with a precision of 4.5%.
KW  - Parton Distributions
KW  - LHC
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-220827
VL  - 78
IS  - 487
ER  - 
TY  - JOUR
T1  - Measurement of the top-quark mass in the fully hadronic decay channel from ATLAS data at \(\sqrt {s}\)=7TeV
JF  - European Physical Journal C: Particles and Fields
N2  - The mass of the top quark is measured in a data set corresponding to 4.6  fb\(^{-1}\) of proton–proton collisions with centre-of-mass energy \(\sqrt {s}\)=7 TeV collected by the ATLAS detector at the LHC. Events consistent with hadronic decays of top–antitop quark pairs with at least six jets in the final state are selected. The substantial background from multijet production is modelled with data-driven methods that utilise the number of identified b-quark jets and the transverse momentum of the sixth leading jet, which have minimal correlation. The top-quark mass is obtained from template fits to the ratio of three-jet to dijet mass. The three-jet mass is calculated from the three jets produced in a top-quark decay. Using these three jets the dijet mass is obtained from the two jets produced in the W boson decay. The top-quark mass obtained from this fit is thus less sensitive to the uncertainty in the energy measurement of the jets. A binned likelihood fit yields a top-quark mass of m\(_{t}\)= 175.1 ± 1.4 (stat.) ± 1.2 (syst.) GeV.
KW  - ATLAS
KW  - proton–proton collisions
KW  - top-quark mass
KW  - fully hadronic
KW  - LHC
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-149905
VL  - 75
IS  - 4
ER  - 
TY  - THES
A1  - Meyer, Jochen
T1  - Muon performance aspects and measurement of the inclusive ZZ production cross section through the four lepton final state with the ATLAS experiment at the LHC
T1  - Aspekte der Leistungsfähigkeit des Myonnachweises und Messung des inklusiven ZZ Wirkungsquerschnitts mittels des Vier-Lepton-Endzustands mit dem ATLAS Experiment am LHC
N2  - The "Large Hadron Collider" (LHC) is currently the most powerful particle accelerator. It provides particle collisions at a center of mass energy in the Tera-electronvolt range, which had never been reached in a laboratory before. Thereby a new era in high energy particle physics has began. Now it is possible to test one of the most precise theories in physics, the Standard Model of particle physics, at these high energies. The purpose is particularly served by four large experiments installed at the LHC, namely "A Toroidal LHC ApparatuS" (ATLAS), the "Compact-Muon-Solenoid" (CMS), the "Large Hadron Collider beauty" (LHCb) and "A Large Ion Collider Experiment" (ALICE). Besides exploring the high energy behavior of the well-established portions of the Standard Model, one of the main objectives is to find the Higgs boson included in the model, but not discovered by any preceding effort. It is of tremendous importance since fermions and heavy electroweak gauge bosons acquire mass because of this boson. Although the success of the Standard Model in describing nature is already undisputed, there are some flaws due to observations inexplicable within this theory only. Therefore searches for physics beyond the Standard Model are promoted at the LHC experiments as well. In order to achieve the defined goals, crucial aspects are firstly precise measurements, to verify Standard Model predictions in detail, and secondly an evaluation of as much information as accessible by the detectors, to recognize new phenomena as soon as possible for subsequent optimizations. Both challenges are only possible with a superior understanding of the detectors. An inevitable contribution to attain this knowledge is a realistic simulation, partially requiring new implementation techniques to describe the very complex instrumentation. The research presented here is performed under the patronage of the ATLAS collaboration with a special focus on measurements done with muon spectrometer. Thus a first central issue is the performance of the spectrometer in terms of physics objects that are recognized by the device, the compatibility of data and the existing simulation as well as its improvement and finally the extension of the acceptance region. Once the excellent behavior and comprehension of the muon spectrometer is demonstrated, a second part addresses one physics use case of reconstructed muons. The electroweak force is part of the Standard Model and causes the interaction of heavy electroweak gauge bosons with fermions as well as their self-interaction. In proton-proton collisions such gauge bosons are produced. However, they decay immediately into a pair of fermions. In case of the Z boson, which is one of the gauge bosons, oppositely charged fermions of the same generation, including muons, emerge. The various decay modes are determined precisely at particle accelerators other than the LHC. However, the associated production of two Z bosons is measured less exactly at those facilities because of a very low cross section. The corresponding results acquired with the ATLAS experiment exceed all previous measurements in terms of statistics and accuracy. They are reported in this thesis as obtained from the observation of events with four charged leptons. The enhancement of the signal yield based on the extension of the muon spectrometer acceptance is especially emphasized as well as alternative methods to estimate background events. Furthermore, the impact on the probing of couplings of three Z bosons and intersection with the search for the Standard Model Higgs boson are pointed out.
N2  - Der "Large Hadron Collider" (LHC) ist der leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger unserer Tage. Der Ringbeschleuniger erzeugt Teilchenkollisionen bei einer nie zuvor in einem Labor erreichten Schwerpunktenergie im Bereich von Teraelektronenvolt. Damit hat eine neue Ära in der Hochenergie-Teilchenphysik begonnen, in der eine der präzisesten Theorien der Physik, das Standardmodell der Teilchenphysik, bei diesen hohen Energien überprüft werden kann. Diesem Zweck dienen insbesondere die vier großen Experimente, "A Toroidal LHC ApparatuS" (ATLAS), "Compact-Muon-Solenoid" (CMS), "Large Hadron Collider beauty" (LHCb) und "A Large Ion Collider Experiment" (ALICE), welche am LHC aufgebaut sind. Neben der Erkundung des Hochenergieverhaltens der etablierten Bestandteile des Standardmodells, ist es ein Hauptanliegen das in dem Modell enthaltene Higgs Boson zu finden, welches bei allen bisherigen Bemühungen nicht nachgewiesen werden konnte. Dem Boson kommt eine wichtige Rolle zu, denn es erlaubt eine Erklärung der Massen von Fermionen und von schweren, elektroschwachen Eichbosonen. Obgleich der Erfolg des Standardmodells in seiner Beschreibung der Natur unumstritten ist, gibt es Schwachpunkte aufgrund von Beobachtungen, die die Existenz bislang unentdeckter Teilchen und Wechselwirkungen andeuten. Aus diesem Grund werden zudem Suchen nach Physik jenseits des Standardmodells von den LHC Experimenten betrieben. Um die ausgewiesenen Ziele zu erreichen, sind wesentliche Aspekte zum einen Präzisionsmessungen, um die Vorhersagen des Standardmodells eingehend zu testen, und zum anderen eine Auswertung aller mit den Detektoren zugänglichen Informationen, um Phänomene neuer Physik früh zu erkennen und Analysen daraufhin zu optimieren. Beide Herausforderungen gehen einher mit einem ausgezeichneten Verständnis der Detektoren. Einen unumgänglichen Beitrag dieses Wissen zu erlangen leistet eine realitätsgetreue Simulation, die teilweise neuer Techniken der Implementierung bedarf, um die komplexen Messanlagen zu beschreiben. Die hier präsentierte Forschungsarbeit wurde im Rahmen der ATLAS Kollaboration durchgeführt, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf Messungen des Myon-Spektrometers liegt. Daher ist ein erstes zentrales Thema die Leistungsfähigkeit des Spektrometers hinsichtlich der von ihm identifizierten physikalischen Objekte, die Verträglichkeit aufgenommener Daten mit der existierenden Simulation sowie deren Verbesserung und schließlich die Erweiterung des Akzeptanzbereichs. Nachdem das exzellente Verhalten und Verständnis des Myon-Spektrometers demonstriert ist, befasst sich ein zweiter Teil mit einem physikalischen Anwendungsbereich gefundener Myonen. Die elektroschwache Kraft ist Teil des Standardmodells und verursacht die Wechselwirkung der schweren, elektroschwachen Eichbosonen mit Fermionen sowie ihre Selbstwechselwirkung. In Proton-Proton Kollisionen werden solche Bosonen produziert, die jedoch sofort wieder in ein Fermionen-Paar zerfallen. Im Falle des Z Bosons, welches solch ein Eichboson ist, entstehen entgegengesetzt geladene oder neutrale Fermionen der selben Generation, darunter auch Myonen. Die verschiedenen Zerfallsmodi sind bereits an anderen Beschleunigern als dem LHC bestimmt worden. Die gleichzeitige Produktion zweier Z Bosonen wurde jedoch aufgrund des sehr kleinen Wirkungsquerschnittes weniger exakt an diesen Einrichtungen gemessen. Die entsprechenden, mit dem ATLAS Experiment gewonnenen Resultate, übersteigen alle vorherigen Messungen hinsichtlich ihrer Statistik und Genauigkeit. Wie sie aus beobachteten Ereignissen mit vier geladenen Leptonen gewonnen werden, ist in dieser Arbeit ausgeführt. Besonders betont wird die gesteigerte Signalaufnahme durch die Erweiterung des Akzeptanzbereichs des Myon-Spektrometers sowie alternative Methoden zur Abschätzung von Untergrundereignissen. Außerdem werden Auswirkungen auf die Erforschung von Kopplungen dreier Z Bosonen sowie Überschneidungen mit der Suche nach dem Higgs Boson des Standardmodells erläutert.
KW  - ATLAS <Teilchendetektor>
KW  - LHC
KW  - Myon
KW  - Standardmodell
KW  - Higgs
KW  - Myon
KW  - Z Boson
KW  - ATLAS
KW  - standard model
KW  - muon
KW  - Z boson
KW  - Higgs
KW  - inclusive cross section
KW  - Elementarteilchenphysik
KW  - Vektorboson
KW  - Wirkungsquerschnitt
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-78793
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Biedermann, B.
A1  - Billoni, M.
A1  - Denner, A.
A1  - Dittmaier, S.
A1  - Hofer, L.
A1  - Jäger, B.
A1  - Salfelder, L.
T1  - Next-to-leading-order electroweak corrections to pp -> W\(^{+}\)W\(^{-}\) -> 4 leptons at the LHC
JF  - JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS
N2  - We present results of the first calculation of next-to-leading-order electroweak corrections to W-boson pair production at the LHC that fully takes into account leptonic W-boson decays and off-shell effects. Employing realistic event selections, we discuss the corrections in situations that are typical for the study of W-boson pairs as a signal process or of Higgs-boson decays H → WW∗, to which W-boson pair production represents an irreducible background. In particular, we compare the full off-shell results, obtained treating the W-boson resonances in the complex-mass scheme, to previous results in the so-called double-pole approximation, which is based on an expansion of the loop amplitudes about the W resonance poles. At small and intermediate scales, i.e. in particular in angular and rapidity distributions, the two approaches show the expected agreement at the level of fractions of a percent, but larger differences appear in the TeV range. For transverse-momentum distributions, the differences can even exceed the 10% level in the TeV range where “background diagrams” with one instead of two resonant W bosons gain in importance because of recoil effects.
KW  - NLO Computations
KW  - W-boson
KW  - LHC
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-167790
VL  - 06
IS  - 065
ER  -