Untersuchung von Proton-Proton-Wechselwirkungen mit dem ATLAS-Experiment am LHC

Abstract

Im Rahmen des ATLAS-Experiments am CERN Large Hadron Collider (LHC) hat sich unsere Arbeitsgruppe in der BMBF-Förderperiode 2021-2024 an mehreren Projekten beteiligt: • Betrieb und Wartung des bestehenden ATLAS Myon-Detektors • Weiterentwicklung der Software zur Myon-Rekonstruktion • Phase-I-Ausbau des Myon-Detektors, Inbetriebnahme des New Small Wheel (NSW) • Messungen der Eigenschaften des Higgs-Bosons und des Top-Quarks Nach dem langen Shutdown des LHC begann im Jahr 2022 die Datennahme mit dem verbesserten ATLAS Detektor. Das New Small Wheel (NSW) des ATLAS Myondetektors konnte erfolgreich zum Beginn der Datennahme in Betrieb genommen werden. Die Daten in 2022 wurden verwendet die Auslese und Datenrekonstruktion des NSW zu optimieren. Eine wichtige Aufgabe der Arbeitsgruppe war die kontinuierlich Verbesserung der Myonrekonstruktion des gesamten ATLAS Myon-Detektor, mit besonderem Schwerpunkt auf das NSW. Diese Arbeiten erstreckten sich über den gesamten Förderbereich und führten zu hervorragenden Ergebnissen bzgl. Rekonstruktionseffizienz und Impulsauflösung. Das in Freiburg entwickelte und hergestellte Kühlsystem für die Elektronik des NSW funktionierte sehr zuverlässig. Unter Verwendung der in Freiburg hergestellten Alignmentbars für das NSW kann die räumliche Anordnung der Myonkammern zu einander mit eine Genauigkeit von etwa 50μm vermessen werden, in ähnlicher Größenordnung wie beim früheren Small Wheel. In der Datenalayse hat sich die Arbeitsgruppe in der Förderperiode auf Untersuchungen der assoziierten Produktion des Higgs-Bosons mit Top-Quarks mit einem Zerfall des Higgs-Bosons in ein b-Quark Paar konzentriert, ttH (H —> bb). Diese Analyse wird von den systematischen Fehlern dominiert und erfordert daher langwierige Studien, insbesondere mit Methoden der künstlichen Intelligenz. Erste Ergebnisse wurden bereits veröffentlicht und weitere verbesserte Messungen sind in Vorbereitung. Andere Analysethemen zur Physik des Top-Quarks sind eine genaue Messung der Top-Masse und eine Messung der Polarisation der Top-Quarks in der Paarproduktion. Diese Ergebnisse sollen in 2025 veröffentlicht werden.