Kurzfassung
In diese Arbeit wird die Suche nach Ereignissen mit isolierten Leptonen und großem fehlenden Transversalimpuls bei HERA beschrieben. Dazu wurden Daten aus e+p-Kollisionen mit einer integrierten Luminosität von 40.76 pb-1 verwendet, die mit dem ZEUS-Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von 318 GeV während der HERA II Datennahmeperiode in den Jahren 2003 und 2004 genommen wurden. Einige Erweiterungen des Standardmodells eröffnen die Möglichkeit von FCNC-Prozessen, die zu einer messbaren Rate einzeln erzeugter t-Quarks bei HERA (e±p → e±tX) führen können. Die gesuchte Signatur wird durch den Zerfall t → bW+ mit nachfolgendem leptonischen Zerfall des W-Bosons (W+ → e+νe , μ+νμ , τ+ντ) hervorgerufen. In den kombinierten e- und μ-Kanälen wurde ein Ereignis in den Daten gefunden, während 1.27±0.15 aus Vorhersagen des Standardmodells erwartet werden. Die Effizienz der Selektion in diesen Kanälen betrug 13.4-0.8+1.8%. Zusammen mit unabhängigen Suchen in HERA I-Daten sowohl im leptonischen als auch im hadronischen Kanal wurden Grenzen für die FCNC-Kopplungen durch Photon- und Z-Boson-Austausch abgeleitet. Die NLO-Grenze κtuγ < 0.160-0.012+0.014 mit 95% CL, errechnet für eine t-Quark-Masse von 175 GeV, ist die bisher strengste. Zusammen mit der strengsten Grenze für vtuz von 0.37 wurde eine obere Grenze für den Wirkungsquerschnitt von σsingle t < 0.186-0.012+0.029 pb erhalten. Außerdem wurde eine Grenze für den Wirkungsquerschnitt der Erzeugung einzelner W-Bosonen von σsingle W < 1.54-0.41+0.67 pb mit 95% CL erhalten.
Ebenfalls in dieser Arbeit wird eine Simulationsstudie zur Optimierung von Designparametern eines MAPS-basierten Vertexdetektors für einen zukünftigen ILC auf der Basis der TESLA TDR präsentiert. Um die Auswirkungen von Änderungen im Vertexdetektordesign auf die physikalische Leistungsfähigkeit des gesamten Detektors zu untersuchen, wurde die Rekonstruktion der t-Quark-Masse im vollständig hadronischen Zerfallskanal des Signalprozesses e+e- → tt verwendet. Das schnelle Simulationsprogramm SGV wurde dazu mit einer Identifikation von schweren Quarks basierend auf neuronalen Netzen versehen, wobei die b-Identifikation eine Reinheit von 86% bei einer Effizienz von 70% erreichte. Aufgrund der Auflösungsgrenzen von SGV konnte die t-Quark-Masse allerdings nicht rekonstruiert werden. Inzwischen ist die Kombination von SGV mit der Identifikation von schweren Quark heute in Vertexdetektor-Designstudien mit anderen Analyseansätzen international im Einsatz.
In this thesis, a search for events with isolated leptons and large missing transverse momentum at HERA is presented. Data with an integrated luminosity of 40.76 pb-1 of e+p-collisions collected with the ZEUS detector at a CMS energy of 318 GeV during the HERA II running period in the years 2003 and 2004 were used. Some extensions of the SM contain FCNC processes at tree level, which could lead to a significantly enhanced rate of singly produced t-quarks at HERA (e±p → e±tX). The signature of interest originates from the decay t → bW+ with a subsequent leptonic decay of the W-boson (W+ → e+νe , μ+νμ , τ+ντ). After the final selection, one event was found in data in the combined e- and μ-channels, where 1.27±0.15 were expected from SM predictions. The selection efficiency in these channels was 13.4-0.8+1.8% for a t-quark mass of 175 GeV. In combination with independent searches in HERA I data in both, the leptonic and hadronic channel, limits on the FCNC couplings through photon and Z-boson exchange were derived. The NLO limit κtuγ < 0.160-0.012+0.014 at 95% CL for a t-quark mass of 175 GeV is the most stringent so far. Together with the most stingent limit on vtuz of 0.37, an upper cross section limit of σsingle t < 0.186-0.012+0.029 pb was obtained. Also a limit on the cross section of single W-boson production of σsingle W < 1.54-0.41+0.67 pb was obtained at 95% CL.
In this thesis, also a simulation study to optimise design parameters of a MAPS based vertex detector for a future ILC is presented. The study was based on the TESLA TDR. In order to evaluate the effect of different design options for the vertex detector on the physics performance of the whole detector, the reconstruction of the t-quark mass from the signal process e+e- → tt in the all-hadronic decay channel was used. The fast simulation program SGV was equipped with a neural-network based heavy-flavour tagging, where the b-tagging achieved a purity of 86% at an efficiency of 70%. It was found that the reconstruction of the t-quark mass was not successful due to resolution limitations in SGV. Nevertheless, today the combination of SGV and heavy-flavour tagging is used internationally for vertex detector design studies using other analysis branches.