Kurzfassung
Measurements of the $Z /rightarrow /ell^+ /ell^-$ production cross sections, where $/ell^{/pm} = e^{/pm}, /mu^{/pm}$, in proton-proton collisions at $/sqrt{s} = 13$~TeV are presented using two sets of data recorded by the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider. The data sets correspond to a total integrated luminosity of $81$~pb$^{-1}$ and $3.2$~fb$^{-1}$ collected in 2015 using the $50$~ns and $25$~ns bunch spacing configurations, respectively. The cross section obtained with $50$~ns configuration is used for $W^{/pm}$ to $Z$ cross-section ratio measurement.
The $W^+$ to $W^-$ boson production cross-section ratio is also measured. The ratios of measured fiducial cross sections for electron and muon decay channels of the $W^{/pm}$ and $Z$ boson are evaluated and compared to the Standard Model expectations of the lepton universality.
Ratio of top-quark pair to $Z$-boson production cross section is measured at $/sqrt{s} = 13$~TeV using $25$~ns bunch spacing data. Similar ratios are obtained at $/sqrt{s} = 8$~TeV and $7$~TeV using the published ATLAS results corrected to a common phase space. Single ratios, at a given $/sqrt{s}$ for the two processes and at different $/sqrt{s}$ for each process, as well as double
ratios of the two processes at different $/sqrt{s}$, are evaluated. The results are compared to calculations performed at next-to-next-to-leading-order accuracy using recent sets of parton distribution functions. The data used for $t /bar{t}$ to $Z$-boson cross section ratios demonstrate significant power to constrain the gluon distribution function for the Bjorken-$x$ values near 0.1 and the light-quark sea for $x < 0.02$.
Messungen der $Z /rightarrow /ell^+ /ell^-$ Wirkungsquerschnitte, wobei $/ell^{/pm} = e^{/pm}, /mu^{/pm}$, werden dargestellt. Genutzt werden Proton-Proton-Kollisionen bei $/sqrt{s} = 13$~TeV, aufgezeichnet mit dem ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider. Die Datens/'atze entsprechen einer integrierten Luminosit/'at von $81$~pb$^{-1}$ bzw. $3.2$~fb$^{-1}$, gesammelt in 2015 mit $25$~ns bzw. $50$~ns Abstand zwischen den Protonb/'undeln. Der Datensatz basierend auf $50$~ns Abstand wird f/'ur eine Messung des Wirkungsquerschnittver/'altnisses von $W^{/pm}$ zu $Z$ genutzt. Das Verh/'altnis von $W^+$- zu $W^-$-Produktionswirkungsquerschnitt wird ebenfalls gemessen. Innerhalb der Akzeptanz des Detektors wird das Verh/'altnis der Wirkungsquerschnitte f/'ur Elektron- und Myonzerf/'alle bestimmt und mit der Vorhersage des Standardmodells zur Lepton-Universalit/'at verglichen. Das Verh/'altnis der Wirkungsquerschnitte zwischen Paarproduktion von Top-Quarks und $Z$-Bosonen wird bei $/sqrt{s} = 13$~TeV gemessen, dazu wird der $25$~ns-Datensatz genutzt. Basierend auf publizierten Ergebnissen von ATLAS werden analoge Verh/'altnisse f/'ur $/sqrt{s} = 8$~TeV und $/sqrt{s} = 7$~TeV im gleichen Bereich des Phasenraums bestimmt. Einzelne Verh/'altnisse, bei einer bestimmten Schwerpunktsenergie f/'ur die zwei Prozesse oder bei verschiedener Schwerpunktsenergie f/'ur den gleichen Prozess, werden ermittelt. Zus/'atzlich werden kombinierte Verh/'altnisse der beiden Prozesse bei verschiedener Schwerpunktsenergie bestimmt. Die Ergebnisse werden mit Next-To-Next-To-Leading-Order-Rechnungen basierend auf aktuellen Partonverteilungsfunktionen verglichen. Der Datensatz, der f/'ur die Bestimmung des Wirkungsquerschnittver/'altnisses von $t /bar{t}$ zu $Z$-Bosonen genutzt wird, kann dazu verwendet werden, um die Gluonverteilungsfunktion f/'ur Bjorken-$x$ um $0.1$ und die Seequarkverteilung f/'ur leichte Quarks bei $x < 0.02$ genauer zu ermitteln.