Nach Inbetriebnahme des Large Hadron Colliders am europäischen Kernforschungszentrum CERN wurden mit dem CMS-Detektor bereits bis zum Sommer 2011 Daten mit einer integrierten Luminosität von 1.1 fb-1 bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV aufgezeichnet. Damit war es erstmals möglich, Eigenschaften des Top-Quarks mit hoher Statistik detailliert zu vermessen.
Die hier vorgestellte Arbeit beschäftigt sich mit der Messung normierter differentieller Produktionswirkungsquerschnitte von Top-Antitop-Paaren im Zerfallskanal in zwei entgegengesetzt geladene Leptonen. Die Messung wird in Abhängigkeit von kinematischen Eigenschaften der Top-Quarks, des Top-Quark-Paars, der Leptonen und des Leptonen-Paars durchgeführt.
Die Verteilungen ermöglichen es, die perturbative Quantenchromodynamik und damit das Standardmodell der Teilchenphysik detailliert zu testen. Viele der Verteilungen sind zudem sensitiv auf Prozesse jenseits des Standardmodells.
In der Arbeit wird ein Vergleich der gemessenen Wirkungsquerschnitte mit drei verschiedenen Vorhersagen durchgeführt. Als Ergebnis zeigt sich, dass die Vorhersagen generell sehr gut mit der Messung übereinstimmen, nur in wenigen Fällen ist eine kleine Abweichung der Vorhersagen von der Messung sichtbar. Im Ausblick wird dann für die Wirkungsquerschnittsmessung in Abhängigkeit des Transversalimpulses der Top-Quarks gezeigt, dass eine vierte, genauer gerechnete Vorhersage noch besser mit den Daten übereinstimmt. Somit wurde das Standardmodell erfolgreich getestet und es haben sich keine Hinweise auf neue Physik ergeben.
After commissioning of the Large Hadron Collider at the European nuclear research centre CERN, the CMS detector had recorded data with an integrated luminosity of 1.1 fb-1 at a centre-of-mass energy of 7 TeV already in Summer 2011. With this, it was possible for the first time to accurately measure properties of the top quark with high statistics.
The work presented here focuses on the measurement of normalised differential top quark pair production cross sections in the decay channel into final states with two oppositely charged leptons. The measurement is presented in dependence of kinematic properties of the top quarks, the top quark pair, the leptons, and the lepton pair.
The distributions allow for detailed testing of perturbative quantum chromodynamics and thus the Standard Model of particle physics. Many of the distributions are also sensitive to processes beyond the Standard Model.
In this work, comparisons of the measured cross sections with three different predictions are shown. The result is that the predictions are in accordance with the measurement, only a slight deviation of the prediction from the measurement is visible in few distributions. In the outlook it is shown that a fourth, more accurately calculated prediction for the measurement of the top quark transverse momentum normalised differential cross section is in even better agreement with the data. Thus it can be concluded that the Standard Model was tested successfully and that no hints for new physics are found.