Dissertations / Theses on the topic 'Schweres Quark'

Die Phänomenologie der pseudoskalaren Mesonen Ds und Bs sowie der Vektormesonen Ds* und Bs*, welche jeweils ein schweres und ein leichtes Quark enthalten, wurde in numerischen Simulationen von Gitter-QCD unter Vernachlässigung virtueller Fermionschleifen untersucht. Besonderer Wert wurde auf die Kontrolle und Minimierung aller systematischen Fehler innerhalb dieser Näherung gelegt. Die Zerfallskonstanten FDs und FDs* und die Massendifferenz zwischen dem Ds- und dem Ds*-Meson wurden aus der direkten Computersimulation von Gitter-QCD in großem physikalischen Volumen (L~1.5fm) bestimmt. Als Nebenprodukt konnte auch ein präziser Wert der renormierungsgruppen-invarianten Charm-Quarkmasse M_c ermittelt werden. Für die Monte-Carlo Simulationen von QCD auf dem Gitter, speziell im hier verwendeten Schrödinger Funktional, wurde eine plattformunabhängige Software entwickelt. Eine Reihe von Simulationen bei verschiedenen Gitterabständen erlaubte die Extrapolation der Ergebnisse zum Kontinuum. Da vergleichbare Simulationen für das Bs- und Bs*-Meson aufgrund der großen Masse des enthaltenen b-Quarks nicht möglich sind, wurde eine Interpolation in der Mesonmasse zu ihrem experimentell bekannten Punkt für die Zerfallskonstante und für den Wert der Massendifferenz durchgeführt. Interpoliert wurde dazu zwischen dem statischen Limes (unendliche Mesonmasse) und dem Bereich von Mesonmassen in der Größenordnung von m_Ds. Für insgesamt sechs Mesonmassen in diesem Bereich wurden die gewünschten Observablen deshalb aus Simulationen von Gitter-QCD in großem Volumen bestimmt und die Ergebnisse zum Kontinuum extrapoliert. Die Form der anschließenden Interpolation in der Mesonmasse zum statischen Limes wurde den Vorhersagen der Heavy Quark Effective Theory (HQET) entsprechend gewählt. Um diese auf QCD zu übertragen, wurden Konversionsfunktionen zwischen HQET und QCD hergeleitet und mit Hilfe von Ergebnissen aus der Störungstheorie numerisch bestimmt. Die Endergebnisse sind F_Ds = 226(7)MeV, F_Ds* = 239(18)MeV, F_Bs = 197(9)MeV, m_{Ds*}-m_{Ds} = 136(9)MeV, m_{Bs*}-m_{Bs} = 63(7)MeV und M_c = 1.60(3)GeV. Das Ergebnis für die Quarkmasse ist äquivalent zu mbar_c^MSbar(mbar_c) = 1.27(3)GeV. Aus der Analyse der so bestimmten Interpolationen ließ sich außerdem abschätzen, daß die führenden Korrekturen zum statischen Limes in der HQET relativ klein sind. Man erwartet deshalb, daß HQET im Bereich der B-Physik eine gute Näherung darstellt.
The phenomenology of the pseudo scalar mesons Ds and Bs and of the vector mesons Ds* and Bs*, each of which contain a heavy and a light quark, was investigated in simulations of quenched lattice QCD. The work was particularly focused on the minimisation of all systematic errors within this approximation. The decay constants FDs and FDs* and the difference in the masses between the pseudo scalar Ds-meson and the corresponding vector meson Ds* were determined from the direct computer simulation of lattice QCD in large physical volume (L~1.5fm). As an aside, the renormalisation group invariant charm quark mass M_c could be obtained from the simulation results. A platform independent software was developed for the Monte-Carlo simulations of lattice QCD within the Schrödinger Functional. A number of simulations at different lattice constants allowed the extrapolation of the results to the continuum. Since comparable simulations for the Bs- and the Bs*-meson are not feasible due to the large mass of the b-meson, an interpolation in the meson mass to its physical point was carried out for the decay constant and the mass splitting. The interpolation was carried out between the static limit and the range of meson masses of order m_Ds. The desired observables were therefore determined and extrapolated to the continuum for altogether six meson masses. The functional form of the subsequent interpolation in the meson mass to the static limit was guided by the prediction of the Heavy Quark Effective Theory (HQET). In order to apply it to the results obtained in QCD, a set of conversion functions between HQET and QCD were derived and evaluated numerically with input from results in perturbation theory. The final results are FDs = 226(7)MeV, FDs* = 239(18)MeV, FBs = 198(9)MeV, m_{Ds*}-m_{Ds} = 136(9)MeV, m_{Bs*}-m_{Bs} = 63(6)MeV and M_c = 1.60(3)GeV. The result for the renormalisation group invariant charm quark mass is equivalent to mbar_c^MSbar(mbar_c) = 1.27(3)GeV. The analysis of the interpolation furthermore allowed to estimate, that the lowest order corrections to the static limit in HQET are relatively small. One therefore can expect HQET to offer a good approximation in the range of B-physics.

In dieser Dissertation wird die Suche nach schweren neutralen pseudoskalaren A und skalaren H Higgs-Bosonen vorgestellt, die in gg-Fusionen erzeugt werden, und in ein Top-Antitop-Quark-Paar zerfallen. Gesucht wurde im vollständigen Datensatz von Proton–Proton-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 8 TeV die vom ATLAS-Detektor am Large Hadron Collider aufgezeichnet wurde und einer integrierten Luminosität von 20.3 fb−1 entspricht. Der Signalprozess und der Haupthintergrund aus der Top-Quark-Paar-Produktion über starke gg-Fusionen-Prozesse, interferieren heftig, was zu einer Verzerrung des reinen Breit-Wigner-Resonanzpeak in eine Peak-Dip-Struktur führt. Diese Analyse ist die erste am LHC, die die Interferenz zwischen Signal und Hintergrundprozessen vollständig berücksichtigt. Die Suche stützt sich auf die statistische Analyse des invarianten Top-Quark-Paar-Massenspektrum, welches aus Ereignissen mit einem Elektron oder Myon mit hohem Transversalimpuls, einer hohen fehlenden Transversalenergie von dem nicht detektierten Neutrino und mindestens vier Jets rekonstruiert wird. In den Daten wird keine signifikante Abweichung vom erwarteten Standardmodell-Hintergrund beobachtet. Die Ausschließungsgrenzen wurden abgeleitet im Kontext des Typ II Two-Higgs-Doublet Model, für Higgs-Bosonen mit einer Masse von 500 und 750 GeV und mit niedrigerem tan(\beta)-Parameter, bei der tan(\beta) das Verhältnis der Vakuumerwartungswerte der beiden Higgs-Dublett-Felder ist. Diese Parameterregionen sind weitgehend unerforscht in Untersuchungen von beliebigen Endzuständen.
In this thesis a search is presented for heavy neutral pseudoscalar A and scalar H Higgs bosons, produced in gg fusion and decaying into a top-antitop quark pair. The search is conducted on the full proton-proton collisions dataset recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider at a centre-of-mass collision energy of 8 TeV and corresponding to an integrated luminosity of 20.3 fb−1. The signal process and the main background from top quark pair production via the gg fusion strong process, interfere heavily, distorting the signal shape from the pure Breit-Wigner resonance peak to a peak-dip structure. This analysis is the first one at the LHC that fully takes into account the interference between a signal and the background processes. The search relies on the statistical analysis of the top quark pair invariant mass spectrum, which is reconstructed in signal candidate events with a high-transverse momentum electron or muon, large missing transverse energy from the undetected neutrino and at least four jets. No significant deviation from the expected SM background is observed in data. Exclusion limits are derived in the context of the type-II Two-Higgs-Doublet Model, for Higgs boson masses of 500 and 750 GeV and in the low tan(\beta) parameter region, where tan(\beta) is the ratio of the vacuum expectation values of the two Higgs doublet fields. These parameter regions have been largely unexplored by searches in any final state.