Verbundprojekt 05H2021: Run 3 von ATLAS am LHC (ErUM-FSP T02); Thema: Ertüchtigung des ATLAS-Experiments und Analysen zur Physik mit Eich- und Higgsbosonen

Abstract

Die Dresdner ATLAS-Arbeitsgruppe hat im Förderzeitraum erfolgreiche Forschungsarbeiten geleistet und die Projektziele erreicht. Schwerpunkte waren die Inbetriebnahme der neuen digitalen Triggerauslese der Flssigargon-Kalorimeter (LAr-Kalorimeter) des ATLAS-Experiments, der Betrieb des ATLAS-Detektors am Large Hadron Collider (LHC), die Entwicklung von Analyse- und Statistikwerkzeugen für die ATLAS-Arbeitsgruppen sowie Physikanalysen zur Vektorbosonstreuung und zur Suche nach weiteren Higgs-Bosonen. Die Trigger-Elektronik der LAr-Kalorimeter hat im Laufe der Run-3-Datennahme schrittweise die analoge Trigger-Auslese abgel¨ ost. Das Dresdner ATLAS-Team hat zum ATLAS-Betrieb mit Wartungsarbeiten an der LAr-Kalorimeter-Elektronik und dem ATLAS-Myonsystem sowie beim regelm¨ aßigen Schichtbetrieb beigetragen. Die Dresdner Arbeitsgruppe hat die Rekonstruktion und Identifikation von Tau-Leptonen, Photonen und Elektronen weiterentwickelt und Messungen der entsprechenden Effizienzen bzw. Fehl- Erkennungsraten mit Run-2-Daten durchgeführt und für Run-3 vorbereitet. Hilfreiche Analysewerk zeuge für die ATLAS-Physikanalysen zur Entfaltung von Messdaten, Bestimmung von Obergrenzen von Modellparametern und zum Training von neuronalen Netzen wurden entwickelt und der ATLAS-Kollaboration zur Verf¨ ugung gestellt. Besondere Expertise hat die Dresdner Arbeitsgruppe bei der Nutzbarmachung von Monte-Carlo-Generatoren für ATLAS-Analysen und bei der Implementierung von Ereignisgewichten zur Bestimmung systematischer Theorieunsicherheiten, die Anwendung in fast allen ATLAS-Analysen finden. Die Analyse-Werkzeuge wurden erfolgreich eingesetzt in der Messung der Vektorbosonstreuung in WW-, WZ- und 2-Photon-Kanälen sowie bei der Bestimmung der Polarisationsanteile bei der Streuung schwerer Eichbosonen. Die Ergebnisse wurden u.a. in effektiven Feldtheorien interpretiert und Parameter zur Beschreibung der Beitr¨ age neuer Physik eingegrenzt. Die Suche nach schweren und leichten neutralen Higgs-Bosonen mit Zerfall in Tau-Leptonen zeigten ebenfalls keine Abweichung von der Standardmodellvorhersage. Hier wurden hohe Massenbereiche bis 3 TeV und niedrige Massenbereiche oberhalb von 20 GeV erstmalig untersucht und Grenzen auf Theorie-Modellparameter gesetzt. Das Dresdner ATLAS-Team hat in allen Aktivitätsbereichen leitende Positionen übernommen, sowohl innerhalb der internationalen ATLAS-Kollaboration als auch in LHC-weiten Arbeitsgruppen und innerhalb des nationalen Verbunds im Forschungsschwerpunkt ErUM FSP-T02 ATLAS.