Promotionsvortrag von Lars Röhrig

Die schwersten Fermionen der dritten Generation werden voraussichtlich am sensitivsten auf Effekte der Physik jenseits des Standardmodells (BSM) reagieren, die mit hoher Präzision an einem möglichen FCC-ee untersucht werden sollen. In dieser Dissertation wird ein neuartiger Ansatz zur Messung elektroschwacher Präzisionsobservablen im Beauty-Quark-Sektor entwickelt, bei dem ausschließlich rekonstruierte Beauty-Hadronen als Hemisphären-Flavour-Tagger für das partielle Zerfallsverhältnis Rb und die Vorwärts-Rückwärts-Asymmetrie Ab FB verwendet werden, welche Beiträge von Prozessen mit den schwersten Teilchen des Standardmodells (SMs) erhalten: Top-Quarks, Higgs- und W-Bosonen. Dieser Ansatz eliminiert effektiv die Kontamination durch Ereignisse der leichtesten Quarks und reduziert führende systematische Unsicherheiten, die durch Hintergrundereignisse, Korrelationen der Tagging-Effizienz und Korrekturen durch emittierte Gluonen entstehen, indem die geometrischen und kinematischen Eigenschaften von Beauty-Hadronen genutzt werden. Dies führt zu einer relativen Gesamtunsicherheit in der Größenordnung von 0,01 % für beide Observablen. Aus Ab FB kann der schwache Mischungswinkel mit einer relativen Präzision von 0,002 % bestimmt werden. Darauf aufbauend wird die Dissertation auf den Top-Quark-Sektor erweitert, indem die Sensitivität von Top-Quark-Observablen auf Operatoren der Effektiven Feldtheorie des SMs extrahiert wird, welche Effekte der BSM-Physik durch die Erweiterung des SMs mit höherdimensionalen Operatoren auf derzeit unzugänglichen Energieskalen beschreiben. In einer FCC-ee-Umgebung werden Top-Quark-Paare rekonstruiert, und die erwartete experimentelle Präzision wird genutzt, um Grenzen für die Wilson-Koeffizienten abzuleiten, die bis zu fünfmal bzw. dreimal strenger sind als die aus Top-Quark-Messungen am LHC und HL-LHC abgeleiteten.