EMC  

Standardmodell


Bildquelle: © http://www.interactions.org

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die bekannten fundamentalen Teilchen und ihre Wechselwirkungen. Als fundamentale Teilchen bezeichnet man die sogenannten Fermionen, Teilchen mit halbzahligem Spin, die in drei Generationen eingeteilt werden können. Es gibt neun Quarks mit einer elektrischen Ladung von entweder -1/3 oder 2/3 und ebenfalls neun Leptonen, drei massive Leptonen - das Elektron, das Muon und das Tau - und die drei dazugehörigen Neutrions. Die Austauschteilchen der Wechselwirkungen werden Eichbosonen genannt und haben alle einen ganzzahligen Spin. Das masselose Photon ist das Austauschteilchen der elektromagnetischen Wechselwirkung, das ebenfalls masselose Gluon übermittelt die starke Kraft und die massebehafteten W+/-- und  Z-Bosonen sind die Austauschteilchen der schwachen Kraft. Neue Ergebnisse von ATLAS und CMS weisen auf die Existenz eines Higgs-Bosons hin, konsistent mit der Vorhersage des Standardmodells im Zusammenhang mit der Generation von Teilchenmassen.

Woran wir arbeiten

W+Jets-Messungen

Die Präzissionsmessung der Produktion von W-Bosonen in Assoziation mit Jets ("W+Jet-Ereignisse") ist nicht nur ein aussagekräftiger Test für störungstheoretische Quantenchromodynamik (QCD), sondern auch eine wichtige Messung für Suchen nach neuer Physik, bei denen W+Jet-Ereignisse ein dominierender Untergrund sind. Ein wichtiger Test für Rechnungen in nächstführender Ordnung und Tree-level-Matrixelement-Generatoren ist das präzise Verständnis der Produktion in W+Jet-Ereignissen in vielen verschiedenen Phasenraumregionen, wie in Ereignissen mit hohen Jet-Impulsen oder großen Skalarsummen der transversalen Impulse (pT). Messungen  von mehrfach differenziellen Wirkungsquerschnittverteilungen wie Jet-Impulse, die Winkelverteilungen der Jets, die Skalarsumme pT und die Jet-Multiplizität sind umfassende Tests für Monte Carlo Generatoren, die häufig für Untergrundbestimmungen in Suchen nach Neuer Physik benutzt werden.  Aufgrund mangelnder Statistik von Daten, konnten die Tests für die Monte Carlo Generatoren nur bei moderaten Jet-Energien und Jet-Multiplizitäten, mit Proton-Antiproton Kollsionen vom Tevatron und ersten Datensätzen der Proton-Proton Kollisionen vom LHC, durchgeführt werden.

Unsere Schwerpunkte sind mehrere Messungen von W+Jets bei Schwerpunktsenergien von 7,8 und 14 TeV. Das Ziel der Veröffentlichungen wird die Untersuchung von extremen Phasenräumen (wie z.B.: Ereignisse mit hohen Jet Impulsen oder großen Skalarsummen pT) sein. In diese Regionen ist das Standard Modell an sich am wenigsten verstanden und erst die großen Datensätze vom LHC machen es möglich, diesen Bereich zu messen. Die Messung des Verhältnisses von W+Jets bei zwei verschiedenen Schwerpunktsenergien ist ein sehr präziser Test von störungstheoretischer QCD, da sich viele der dominanten experimentellen und theoretischen Unsicherheiten kürzen. Die Messung dieses Verhältnisses ist außerdem sensitiv auf Neue Physik, welche sich abweichendend vom erwartenden Standard Modell Wirkungsquerschnitt auswirken würde.

 

Analyse von Endzuständen mit einem W-Boson und zwei Photonen

Während Diboson Endzustände bereits am LHC gemessen wurden, war der Datensatz bisher zu klein um Endzustände mit drei Eichbosonen zu analysieren. Die Signatur mit einem W-Boson und zwei Photonen wird einer der ersten Drei-Boson Endzustände sein, die mit dem ATLAS Detektor gemessen werden können. Da der Wirkungsquerschnittes dieses Prozesses so gering ist, konnte er bisher nicht gemessen werde. Was das Studium dieses Zustandes weiter attraktiv macht ist, dass er auf die sogenannten quartischen Eichkopplungen, die die simultane Wechselwirkung von vier Vektorbosonen beschreibt, sensitiv ist. Denn der Prozess pp -> Wyy enthält den Vier-Bosonen-Vertex WWyy. Die Eichkopplungen sind im Standardmodell der Teilchenphysik exakt beschrieben und eine Abweichung von den Vorhersagen wäre ein Hinweis auf neue Phänomene, die in der bisherigen Theorie nicht enthalten sind.

 
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