Die realistische Simulation von Teilchenkollisionen ist ein unverzichtbares Werkzeug um die an Teilchenbeschleunigern, zum Beispiel dem zur Zeit laufenden Large Hadron Collider (LHC), gemessenen Daten zu verstehen. Die an diesen Teilchenbeschleunigern erzeugten Kollisionen werden typischerweise in der Form von exklusiven Ereignissen simuliert.
Diese Arbeit konzentriert sich auf den Anteil perturbativer QCD an der Simulation dieser Ereignisse, im Besonderen Parton Showernund die konsistente Kombination von Parton Showern und Matrixelementen. Wir stellen einen bereits bekannten Parton Shower Algorithmus für Abstrahlungen von Teilchen im Endzustand harter Wechselwirkungen und unsere Verbesserungen an diesem Algorithmus vor. Des Weiteren zeigen wir einen neuen Parton Shower Algorithmus für Abstrahlungen im Anfangszustand. Das Ziel dieser Algorithmen, genannt analytische Parton Shower Algorithmen, ist, die Wahrscheinlichkeiten für die einzelnen Abstrahlungen und somit für komplette Ereignisse berechnen zu können, auch nachdem das komplette Ereignis generiert wurde. Dies erlaubt eine Neugewichtung der Ereignisse nachdem die Ereignisse simuliert wurden.
Wir präsentieren eine detaillierte Beschreibung der Algorithmen, ihre Implementierung und die Schnittstellen zum Ereignisgenerator WHIZARD. Außerdem besprechen wir die Implementierung einer Prozedur zur Kombination von Parton Showern und Matrixelementen, genannt MLM-matching, und eine Schnittstelle zu den Shower- und Hadronisierungs-Programmen aus PYTHIA. Zum Abschluss vergleichen wir verschiedene Vorhersagen unserer Implementierungen mit experimentellen Messungen von LEP, Tevatron und LHC, sowie mit Vorhersagen, die mit PYTHIA gemacht wurden.
The realistic simulation of particle collisions is an indispensable tool to interpret the data measured at high-energy colliders, for example the now running Large Hadron Collider at CERN. These collisions at these colliders are usually simulated in the form of exclusive events.
This thesis focuses on the perturbative QCD part involved in the simulation of these events, particularly parton showers and the consistent combination of parton showers and matrix elements. We present an existing parton shower algorithm for emissions off final state partons along with some major improvements. Moreover, we present a new parton shower algorithm for emissions off incoming partons. The aim of these particular algorithms, called analytic parton shower algorithms, is to be able to calculate the probabilities for branchings and for whole events after the event has been generated. This allows a reweighting procedure to be applied after the events have been simulated.
We show a detailed description of the algorithms, their implementation and the interfaces to the event generator WHIZARD. Moreover we discuss the implementation of a MLM-type matching procedure and an interface to the shower and hadronization routines from PYTHIA. Finally, we compare several predictions by our implementation to experimental measurements at LEP, Tevatron and LHC, as well as to predictions obtained using PYTHIA.