Promotionsvortrag von Julian Alexander Boelhauve

Die Bedeutung von Präzisionsmessungen in der Hochenergie-Teilchenphysik für die As­tro­teil­chen­phy­sik wird in dieser Arbeit dargestellt. Zwei Messungen der Produktion leichter Hadronen, die mit dem LHCb-Experiment am CERN durchgeführt wurden, werden präsentiert. In der ersten Messung wird der differenzielle Wirkungsquerschnitt der prompten Produktion langlebiger geladener Teilchen in Proton-Proton-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV bestimmt. Die Analysewird in Intervallen der Teilchenkinematik vollzogen und die beiden Teilchenladungen werden getrennt betrachtet. Analog werden in der zweiten Messung die differenziellen Wirkungsquerschnitte der prompten Produktion geladener Pionen, geladener Kaonen und von (Anti-)Protonen in zwei Systemen bestimmt: Kollisionen von Protonen mit Blei-Ionen bei einer Nukleon-Nukleon-Schwerpunktsenergie von 8,16 TeV und Proton-Proton-Kollisionen bei 13 TeV. Des Weiteren werden Hadronproduktionsverhältnisse und Kernmodifizierungsfaktoren gemessen. Vergleiche mit gegenwärtigen Modellen hadronischer Wechselwirkungen zeigen, dass keines der Modelle alle Observablen innerhalb der Messunsicherheiten zu beschreiben vermag. Die in Proton-Proton-Kollisionen gemessene Zusammensetzung leichter Hadronen ähnelt der Verringerung der Produktion geladener Pionen, die in den Modellen benötigt wird, um das Myonrätsel in hochenergetischen Luftschauern zu erklären.