Kurzfassung
Diese Arbeit beschreibt zwei technische und zwei Physikanalysen, durchgeführt mit von CMS bei sqrt(s) = 8 TeV aufgezeichneten Daten. Der erste technische Beitrag optimiert die Signalinterpretation des CMS-Spurdetektors, der Trajektorien geladener Teilchen misst, und für nahezu alle CMS-Physikanalysen relevant ist. Eine neue Methode zur Bestimmung des Lorentzwinkels, und einer Korrektur auf Grund unvollständiger Signalauslese bedingt durch die kurzen Zeitabstände zwischen den Protonkollisionen, wurde untersucht.
Im zweiten technischen Beitrag wurde ein Softwarepaket entwickelt, welches von b-Quarks herrührende Jets (b-Jets) in Monte-Carlo-Simulationen identifiziert. Es verwendet die in simulierten Ereignissen gespeicherten Teilchenrelationen, um den Ursprung der auf Generatorebene definierten b-Jets, z.B. aus Zerfällen von Top-Quarks, Higgs-Boson oder Z-Boson, zu finden.
Als eines der Hauptresultate dieser Arbeit wurden Wirkungsquerschnitte von assoziierter Top-Quark-Paarproduktion und mindestens einem (ttb) oder zwei (ttbb) b-Jets mit pT>20 GeV differentiell als Funktion des Transversalimpulses pT und dem Betrag der Rapidität des ersten beziehungsweise zweiten zusätzlichen b-Jets gemessen. Des weiteren wurde der ttbb-Wirkungsquerschnitt als Funktion des Abstandswinkels (dR(bb)) und der invarianten Masse (m(bb)) der zwei zusätzlichen b-Jets gemessen. Letztere ist sensitiv auf den ttH-Prozess, für den ttbb einen nahezu irreduziblen Untergrund darstellt, weshalb im relevanten ttH-Massenbereich der Ansatz der einer Blindanalyse gewählt wird. Die ttH-Sensitivität wurde unter Verwendung der gemessenen ttb- und ttbb-Wirkungsquerschnitte bei Vernachlässigung systematischer Unsicherheiten abgeschätzt.
Two technical and two physics analyses are reported in this thesis, which were carried out using data recorded by CMS at sqrt(s) = 8 TeV. The first technical contribution is related to the improvement of the performance of the CMS tracking detector, which provides measurements of trajectories of charged particles, and is relevant for nearly every physics analysis at CMS. A new method was studied for Lorentz-angle estimation and correction for the lost signal due to the short readout time between subsequent proton-bunch crossings. In the second technical contribution, a standalone software package was developed for the identification of the origin of jets initiated by bottom quarks (b jets) in Monte Carlo (MC) simulations. It allows to differentiate at generator level between b jets originating from decays of e.g. a top-quark, or a Higgs boson, or a Z boson, based on the actual particle relations stored in the simulated event. As one of the primary results of this thesis, the cross sections of top-quark-pair production in association with at least one (ttb) or at least two (ttbb) b jets with pT > 20 GeV were measured differentially as functions of transverse momentum and absolute pseudorapidity of the first or the second additional b jet respectively. The ttbb cross section was also measured as a function of the angular distance (dR(bb)) and of the invariant mass (m(bb)) of the two additional b jets. The latter provides substantial sensitivity to the ttH process, to which ttbb is an almost irreducible background, therefore the data is blinded in the ttH-enhanced invariant-mass region. The measured ttb and ttbb cross sections were used to estimate the sensitivity to the ttH(bb) process based on MC simulations, without systematic-uncertainties treatment.