Kurzfassung
Diese Arbeit beschreibt eine Bestimmung der Masse des Top Quarks, definiert im Polmassenrenormierungsschema, auch bekannt als Polmasse m_t^pole.
Es werden hierzu die in Proton-Proton Kollisionen am CERN LHC bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV erzeugten Daten verwendet, die vom CMS-Detektor im Jahr 2016 aufgezeichnet wurden und einer integrierten Luminosität von 36.3 fb^-1 entsprechen.
Die Messung basiert auf der Sensitivität von Ereignissen, in denen ein Top Quark-Antiquark Paar (tt̅) im Zusammenhang mit einem zusaeztlichen Jet erzeugt wurde (tt̅+jet).
Es werden Ereignisse, die zwei Leptonen unterschiedlicher Ladung (ee, μμ, eμ) enthalten, untersucht.
Der tt̅+jet Wirkungsquerschnitt wird als Funktion des Kehrwertsinvarianten der invarianten Masse des tt̅+jet Systems, ρ = 340 GeV / m_tt̅+jet, gemessen.
Es werden für die Messung neue Analysemethoden basierend auf Maschniellem Lernen verwendet, um die Hauptbeobachtungsgröße zu rekonstruieren und Ereginisse zu kategorisieren.
Die Ergebnisse der Messung werden durch Entfaltung auf Partonebene bestimmt, und anschliessend mit theoretischen Vorhersagen, die eine dynamische Renormierungs- und Faktorisierungsskala verwenden, in naechstführender Ordnung verglichen.
Die theoretischen Vorhersagen werden auf Basis von zwei verschiedenen Partondichtefunktionen (PDFs) gewonnen.
Die Top Quark Polmasse wird mit Hilfe einer Anpassung der theoretischen Vorhersagen zu den gemessenen Daten bestimmt. Für die APBM16NLO PDF, ist das Ergebnis m_t^pole = 172.93 ± 1.36 GeV. Unter Verwendung der CT18NLO PDF ist der resultierende Wert m_t^pole = 172.13 ± 1.43 GeV.
In this thesis, a measurement of the top quark mass as defined in the on-shell renormalization scheme, also known as pole-mass m_t^pole, is presented. The analysis is performed using events where a top quark-antiquark pair (tt̅) is produced in association with at least one additional jet (tt̅+jet) in proton-proton collisions at the CERN LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV. The data are recorded by the Compact Muon Solenoid experiment in 2016, corresponding to a total integrated luminosity of 36.3$ fb^-1. Events with two opposite-sign leptons in the final state (ee, μμ, eμ) are analyzed. The tt̅+jet production cross section is measured as a function of the inverse of the invariant mass of the tt̅+jet system, ρ = 340 GeV / m_tt̅+jet. A novel analysis technique based on machine learning is developed for the reconstruction of the main observable and for the event classification. The measurement is unfolded to the parton level and is compared to the theoretical prediction at next-to-leading order, using the dynamic renormalisation and factorisation scales. The theoretical predictions are obtained by using two alternative sets of parton distribution functions (PDFs). The top quark mass is extracted from the fit of the theoretical predictions to the data. For the ABMP16NLO PDF, this results in m_t^pole = 172.93 ± 1.36 GeV. When using the CT18NLO PDF instead, the value is m_t^pole = 172.13 ±1.43 GeV.