Kurzfassung
Die vorliegende Arbeit stellt eine Messung des doppel-differenziellen Wirkungsquerschnitts
des Z-Bosons im Elektronen Kanal dar. Die zugrundeliegenden Daten
wurden bei einer Schwerpunktsenergie von ps = 7TeV im Jahr 2011 mit dem
ATLAS-Detektor am LHC aufgezeichnet.
Die Analyse betrachtet Z-Bosonen im Zentral-Vorwärts Bereich, d.h., Bosonen, die
in zwei Elektronen zerfallen, von denen je eines im Zentral-Bereich des Detektors
(ǀȠǀ < 2:5) und das andere im Vowärts-Bereich (ǀȠǀ > 2:5) rekonstruiert wird. Systematische
Unsicherheiten z.B. durch Pileup-Effekte, Effizienzunsicherheiten und
Unterschiede zwischen den verwendeten Parton-Verteilungsfunktionen der Monte-
Carlo-Generatoren wurden berücksichtigt. Den grösten Beitrag hierbei stellen die
Unsicherheiten auf die Korrekturfaktoren der Elektronrekonstruktion im Vorwärtsbereich
und deren Energiekalibration dar. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind mit den
Resultaten aus Analysen anderer Zerfalls-Kanäle sowie theoretischen Vorhersagen
in Übereinstimmung.
In Zuge dieser Arbeit wurde die sogennante Frozen Showers Simulationsmethode
entwickelt, um die Generierung von Monte-Carlo Daten zu beschleunigen. Mithilfe
dieser Methode konnte die Simulationsgeschwindigkeit um circa 25% verbessert
werden, während hingegen eine zusätzliche Unsicherheit von weniger als 1% auf
die Energieskala und Auflösung der rekonstruierten Teilchen eingeführt wird. Die
Methode wurde zur Generierung aller in dieser Arbeit verwendeten Monte Carlo
Datensätze verwendet.
The double differential cross-section for Z bosons decaying in the electron channel was measured as a function of the di-electron invariant mass and rapidity. For this measurement, the data collected at the ATLAS detector at the LHC during 2011 at a center-of-mass energy of ps = 7 TeV was used. The analysis is focused on the central-forward Z bosons, i.e. the bosons that decay into two electrons, one of which is reconstructed in the central region of the detector (ǀȠǀ < 2:5) and the other in the forward region of the detector (ǀȠǀ > 2:5). Several sources of the systematic uncertainties were taken into account, including the electron reconstruction and identification efficiencies, pileup effects, PDF sets for the initial protons, and differences between various Monte Carlo simulations. The main sources of uncertainties were found to be the efficiency scales of the forward electron identification and the forward electron energy resolution. The results of the analysis are in agreement with measurements in other decay channels of the Z boson and with theoretical predictions. The fast simulation method called Frozen Showers was developed to speed up the simulation of Monte Carlo data samples. This method increases the simulation speed by ~25% while introducing additional errors of less than 1% in the energy scale and resolution of the reconstructed particles. The method was used to speed up the production of all Monte Carlo samples used in this analysis.