Promotionsvortrag von Kevin Sedlaczek

In dieser Arbeit wird die Messung der inklusiven und differentiellen Produktionswirkungsquerschnitte eines Top-Quarks in Verbindung mit einem Anti-Top-Quark bei großen Transversalimpulsen in Proton-Proton-Kollisionen vorgestellt. Des Weiteren wird eine der ersten direkten Interpretationen einer solchen Messung im Rahmen der effektiven Feldtheorien (EFT) vorgestellt. Die Messung basiert auf Daten, die mit dem ATLAS-Detektor am Large Hadron Collider am CERN aufgenommen wurden und einer integrierten Luminosität von 139 fb-1 entsprechen.

Es werden Ereignisse des Prozesses tt → WbWb→lvbqqb im Bereich großer Transversalimpulse analysiert. Nach der Entfaltung der Daten auf Teilchenebene wird der Wirkungsquerschnitt als Funktion mehrerer, für diesen Prozess relevanter, kinematischer Variablen untersucht. Um die Vorhersagen auf der Grundlage des Standardmodells der Teilchenphysik zu überprüfen, werden die Messungen mit verschiedenen Vorhersagen verglichen und die Auswirkungen von Korrekturen höherer Ordnung in der Quantenchromodynamik untersucht. Bei dieser Messung werden die Auswirkungen systematischer Unsicherheiten auf die Energierekonstruktion von Jets durch den Einsatz einer neuartigen Methode verringert. Dazu wird eine Skalierung der Energien der Jets eingeführt, um die Diskrepanzen bei der Rekonstruktion der Jet-Energien in den Daten und den verschiedenen Vorhersagen zu verringern. Mit dieser Präzisionsmessung wird eine indirekte und modellunabhängige Suche nach Physik jenseits des Standardmodells (BSM) im Rahmen der EFT durchgeführt. Insbesondere werden die Auswirkungen von zwei EFT-Operatoren auf die Kopplung des Top-Quarks an Gluonen und andere Quarks untersucht. Ein Modell, das auf den beiden Operatoren OtG und O(8)tq im Top-Quark-Sektor der EFT basiert, wird zur Interpretation der Messung im Kontext von Suchen nach BSM-Physik konstruiert und verwendet. Mit Hilfe der Bayes'schen Statistik werden die Auswirkungen dieser Operatoren über ihre jeweiligen Wilson-Koeffizienten CtG und C(8)tq begrenzt.

Diese Analyse ist eine der ersten direkten EFT-Interpretationen einer differentiellen Wirkungsquerschnittsmessung im Top-Quark-Sektor. Die ermittelten erlaubten Parameterbereiche für C(8)tq sind konkurrenzfähig mit den jüngsten globalen Kombinationen, wobei alle Parameter der Interpretation konsistent behandelt werden und keine der für globale Kombinationen typischen Annahmen getroffen werden. Beide Wilson-Koeffizienten erweisen sich als kompatibel mit dem SM.