Forschungsgebiete am MPP

Am LHC entstehen und zerfallen im Sekundentakt Topquark-Antitopquark-Paare. Durch diese hohe Ereignisrate ist es möglich die Eigenschaften des Topquarks genau zu vermessen. Seine Masse liefert in Kombination mit der Masse des W-Bosons und des Higgs-Bosons einen entscheidenden Konsistenzcheck des Standardmodells der Teilchenphysik. Die MPP-Gruppe arbeitet an zentraler Stelle an Messungen der mit dem Topquark verbundenen Größen. Hauptaugenmerk liegt auf Präzisionmessungen der Masse des Topquarks sowie der Kombination von Messungen verschiedener Experimente.

Sowohl das Topquark als auch das Antitopquark zerfallen in ein Bottomquark und ein W-Boson. Letzteres zerfällt dann entweder in zwei leichte Quarks oder in ein Leptonenpaar wie zum Beispiel ein Elektron und ein Elektronantineutrino. Aus den Quarks entstehen sogenannte Jets. Je nach Kombination der Zerfallskanäle des Topquarks und des Antitopquarks unterscheidet man drei Klassen von Ereignissen.

1. di-leptonisch: Die W-Bosonen aus dem Topquark und dem Antitopquark zerfallen in zwei Leptonen
2. semi-leptonisch: Ein W-Boson zerfällt in zwei Leptonen, das andere in Quarks
3. hadronisch: Beide W-Bosonen zerfallen in Quarks

Abhängig von der untersuchten Ereignisklasse und der Menge der aufgezeichneten Topquark-Antitopquark-Paare, liefert eine andere Analysestrategie die kleinsten Unsicherheiten. Die MPP-Gruppe entwickelt diese Analysemethoden mit dem Ziel, stets das Optimum aus den verfügbaren Daten zu extrahieren. Um einen möglichst großen Präzisionsgewinn durch die Kombination der Messungen zu erlangen, werden die Messgrößen in den verschiedenen Zerfallskanälen so unkorreliert wie möglich gewählt. Zudem gilt es die eingesetzten Monte-Carlo-Simulationen zu optimieren und durch Entfaltung der Detektoreffekte die gewonnenen Ergebnisse breiter nutzbar zu machen.

In diesen Analysen werden moderne Auswertungsverfahren, wie zum Beispiel mehrdimensionale Likelihood-Anpassungen, Anpassungen mit Nebenbedingungen, kinematische Likelihood-Anpassungen, Pseudoexperiment-Techniken und Entfaltungsmethoden angewandt und verfeinert.