Kurzfassung
Die Messung von Produktionswirkungsquerschnitten für Z-Bosonen in pp-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von $/sqrt{s}$ = 13 TeV wird vorgestellt. Die Ergebnisse basieren auf Daten, die einer integrierten Luminosität von 3.16 fb$^{−1}$ entsprechen und im Laufe des Jahres 2015 am LHC bei einem Paketabstand von 25 ns aufgezeichnet wurden. Die Selektionskriterien in dieser Messung sind dahingehend optimiert, konsistent mit der neuen Messung der $t/bar{t}$-Produktionswirkungsquerschnitte zu sein und experimentelle und theoretische Unsicherheiten auf das Verhältnis von Wirkungsquerschnitten für die Produktion von Top-Quark-Paaren und Z-Bosonen so weit wie möglich zu eliminieren. Es werden einfache Verhältnisse bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV und doppelte Verhältnisse bei verschiedenen Energien, unter anderem publizierte ATLAS-Resultate für Z-Boson- und $t/bar{t}$-Produktion bei $/sqrt{s}$ = 7 TeV and 8 TeV, berichtet. Die Ergebnisse werden mit Vorhersagen von perturbativen QCD-Rechnungen auf NNLO mit verschiedenen PDFs sowie elektroschwachen Korrekturen verglichen. Der Vergleich wird mit dem quelloffenen Paket xFitter durchgeführt. Die gemessenen Wirkungsquerschnitte werden benutzt um den Einfluss auf die Unsicherheiten von aktuellen PDFs abzuschätzen. Außerdem werden sie benutzt, um die Masse des Top-Quarks mittels der PDF-Profiling-Methode zu bestimmen.
Der aktuell geplante Upgrade des LHC, der High-Luminosity LHC, sieht eine Steigerung der instantanen Luminosität auf $5 /times 10^{34}$ cm$^{−2}$ s$^{−1}$ vor. Aufgrund der höheren Strahlungsbelastung und der steigenden Spurdichte wird der ATLAS Spurdetektor vollständig durch einen neuen, komplett aus Silizium gefertigten Spurdetektor ersetzt werden müssen. Für das Streifensystem werden hochgradig modulare Strukturen, sogenannte Staves in der Barrel-Region und Petals in den Endkappen, benutzt werden. Ein Prototyp für das Petal im kleineren Maßstab, ein sogenanntes Petalet, besteht aus Siliziumsensoren, der Stromversorgung und der Ausleseelektronik, die auf einem leichten Karbon-basierten Kern angebracht sind. Doppelseitige Petalets mit unterschiedlichen Sensordesigns und zwei unterschiedlichen Anordnungen der Auslese- und Stromversorgungssysteme werden evaluiert. Das elektrische Verhalten der Prototypen sowie einzelner Module wird berichtet sowie eine Beschreibung der Montageprozedur und der Werkzeuge gegeben. Die Ergebnisse der Produktion der Petalets werden zusammengefasst und das beste Design wird als Referenz für die zukünftige Petal-Produktion ausgewählt.
The measurement of Z-boson production cross sections in pp collisions at centre-of-mass energy of $/sqrt{s}$ = 13 TeV is presented. Results are based on data corresponding to an integrated luminosity of 3.16 fb$^{−1}$ recorded with the ATLAS detector in 2015 at the LHC operating with the 25 ns bunch spacing configuration. The selection criteria of the measurement are optimized to be consistent with the new measurement of the $t/bar{t}$ production cross section to maximize elimination of the experimental and theoretical systematic uncertainties for the ratio of the top-quark pair to Z-boson cross sections. Single ratios at the centre-of-mass energy of 13 TeV and double ratios at different centre-of-mass energies, including published ATLAS results for Z-boson and $t/bar{t}$ production at $/sqrt{s}$ = 7 TeV and 8 TeV, are reported. The results are compared to the predictions of perturbative quantum chromodynamics calculations at next-to-next-to-leading order using various sets of parton distribution functions (PDFs) and including electroweak corrections. The comparison is performed using the open-source xFitter package. The measured cross sections are used to estimate the impact on the uncertainties of the current PDF set. Moreover, they are used to extract the top-quark mass using the PDF profiling method. The latest scheduled upgrade, High-Luminosity LHC, foresees an increase of an instantaneous luminosity at the LHC up to $5 /times 10^{34}$ cm$^{−2} s$^{−1}$. The ATLAS tracker will need to be completely replaced with a new all-silicon tracker due to the higher radiation dose and track density. Highly modular structures will be used for the strip system, so-called staves for the barrel region and petals for the end-caps region. A small-scaled strip prototype for the petal, called petalet, consists of silicon sensors, powering and readout components placed into a low mass carbon-based core. Double-sided petalets with different sensor designs and with two different readout and powering electronics layouts are evaluated. The electrical performance of the prototypes and single modules are reported as well as a description of the assembly procedure and tools. The outcomes of the production of the petalets are summarized and the best layout is chosen as a baseline for the future production of the petal.