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Maier, Andreas Alexander (2016): Precision measurements of the top quark mass in the dileptonic top quark pair decay channel at ATLAS. Dissertation, LMU München: Fakultät für Physik
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Abstract

Die Masse des Top Quarks ist ein fundamentaler Parameter des Standardmodells und ihre präzise Bestimmung ist von großer Bedeutung für die Teilchenphysik. In dieser Dissertation werden Messungen der Top Quark Masse im dileptonischen Zerfallskanal von Top Quark Paaren präsentiert und experimentelle und theoretische Aspekte der Präzisionsmessung untersucht. Neben technischen Maßnahmen zur Gewährleistung optimaler Nachweiskapazität für zukünftige Datennahme werden Messungen der Top Quark Masse mit den Daten der Jahre 2011 und 2012 des ATLAS Detektors durchgeführt, basierend auf Proton-Proton Kollisionen mit einer Schwerpunktsenergie von √s = 7 und 8 TeV. Verschiedene Techniken zur Reduzierung der statistischen und wichtigsten systematischen Unsicherheiten werden angewandt, was zur bisher genauesten Einzelmessung der Top Quark Masse im dileptonischen Top Quark Paar Zerfallskanal weltweit führt. Durch eine Kombination mit ATLAS Messungen unter Berücksichtigung der Korrelationen wird die Präzision weiter erhöht. Die in einer Blindstudie ermittelte Masse des Top Quarks ist mtop = 172.40 ± 0.31 (stat) ± 0.62 (syst) GeV/c2 = 172.40 ± 0.70 GeV/c2, wobei die Unsicherheit von der begrenzten Auflösung der Jetenergiemessungen dominiert wird. Außerdem werden mit einer Entfaltungsmethode die Daten von Detektoreffekten bereinigt und die ersten Schritte zu einer Messung der Top Quark Masse auf dem Niveau stabiler Teilchen durchgeführt. Anschließend werden die Auswirkungen von vollen QCD Rechnungen in zweiter Ordnung Störungstheorie auf Top Quark Massenmessungen untersucht.