Kurzfassung
Eines der großen Rätsel der Teilchenphysik ist der Ursprung der Neutrinomassen.
In dieser Dissertation wird dieses Rätsel im hochenergetischen Äquivalent des neutrinolosen Doppelbetazerfalls untersucht.
Zwei phänomenologische Studien erkunden die Sensitivität der LHC-Experimente auf neue Physik im $/mu^/pm /mu^/pm jj$-Endzustand.
Als Teil dieser Studien wird eine Analyse basierend auf einer schnellen Simulation des ATLAS-Experiments präsentiert.
Ihre Ergebnisse werden im Rahmen des Typ~I Seesaw-Modells und des Weinberg-Operators interpretiert.
LHC-Experimente könnten mit einem Datensatz von $300/ifb$ bei $/sqrt{s} = 13/TeV$ schwere Majorana-Neutrinos mit Massen $m_N$ jenseits von 20/,TeV untersuchen.
Für Massen größer als etwa 700/,GeV ist der untersuchte Endzustand sensitiver als bisherige Suchen.
Auch der Weinberg-Operator könnte wesentlich präziser untersucht werden als durch die aktuellen Messungen des NA-62-Experiments, allerdings nicht präzise genug um einen Vergleich mit indirekten Messungen durch Neutrino-Oszillationen zu ziehen.
Im Hauptteil wird eine Suche nach dem Typ~I Seesaw-Modell und dem Weinberg-Operator im $/mu^/pm /mu^/pm jj$-Endzustand mit dem ATLAS-Experiment präsentiert.
Der 140/ifb{} große Datensatz bei $/sqrt{s} = 13/TeV$ enthält keine signifikante Abweichung von der Standardmodellvorhersage.
Daher werden Ausschlussgrenzen sowohl auf den Myonneutrino--schweres Neutrino-Mischungsparameter $/absVmuN^2$ als Funktion der Masse des schweren Majorananeutrinos $m_N$ als auch auf die effektive Majoranamasse $|m_{/mu/mu}|$ bestimmt.
Der LHC und die LHC-Experimente werden umfangreich modernisiert, um die Luminosität um ungefähr den Faktor 10 zu erhöhen.
Als Teil dieser Modernisierung wird das ATLAS-Experiment einen neuen Spurdetektor, den Inner Tracker~(ITk), erhalten.
Neue Sensormodule für diesen Detektor werden einer umfangreichen Qualitätssicherung unterzogen, wozu Untersuchungen bei sich zyklisch ändernden Temperaturen gehören.
Diese Dissertation enthält Studien zur Inbetriebnahme des Prototypen des Teststandes zur Durchführung dieser Untersuchungen bei Endkappen-Module sowie zur Automatisierung dieses Teststandes.
The origin of neutrino masses is one of the open questions of particle physics. This thesis presents work on the high-energy equivalent of neutrinoless double-beta decay. Two phenomenological studies investigate sensitivity to the μ±μ±jj final state at the LHC. An extensive study based on a fast simulation of the ATLAS detector is presented. Results of this study are interpreted in the context of the Type I Seesaw model and as limits on the Weinberg operator. Assuming 300fb−1 of data collected at s√=13TeV, LHC experiments could probe heavy Majorana neutrinos with masses exceeding 20TeV, while being more sensitive than previous searches for masses above approximately 700 GeV. LHC experiments could be significantly more sensitive than the NA-62 experiment towards the Weinberg operator, but would not be able to compete with indirect limits from neutrino oscillations. Following up on this, a search for the Type I Seesaw model and the Weinberg operator in the μ±μ±jj final state with the ATLAS experiment is presented. In 140fb−1 of data collected at s√=13TeV, no significant excess above the SM expectation is found. Upper limits at 95 % confidence level are placed on the muon neutrino -- heavy neutrino mixing element |VμN|2 as a function of the heavy Majorana neutrino mass mN as well as on the effective Majorana mass |mμμ|. The LHC and its experiments will be upgraded to increase luminosity by approximately a factor of 10. For this, the ATLAS experiment will receive a new tracking detector, the Inner Tracker (ITk). New sensor modules are subject to an extensive quality control procedure, which includes thermal cycling. This thesis presents tests of the prototype of the thermal cycling setup used for endcap modules as well as work on the automation of the test setup.