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Das Top-Quark Seminarvortrag von Florian Senger. Inhalt Was ist das Top-Quark? Motivation Produktion Entdeckung Messung der Masse Ausblick.

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Präsentation zum Thema: "Das Top-Quark Seminarvortrag von Florian Senger. Inhalt Was ist das Top-Quark? Motivation Produktion Entdeckung Messung der Masse Ausblick."—  Präsentation transkript:

1 Das Top-Quark Seminarvortrag von Florian Senger

2 Inhalt Was ist das Top-Quark? Motivation Produktion Entdeckung Messung der Masse Ausblick

3 Was ist das Top- Quark?

4 Top-Quark: Isospin-Doublet-Partner des Bottom- Quark Top-Quark schwerstes Elementarteilchen, Masse ähnlich der eines Gold-Atoms

5 Durch Schleifenkorrekturterm lässt sich die Topmasse bereits theoretisch vorhersagen Z-Masse sehr genau bekannt: 92+-2GeV/c 2

6 Chronologische Entwicklung der m top -Werte

7 Motivation

8 Durch Schleifenkorrekturterm lässt sich Masse des Higgs-Bosons in Abhängigkeit der Top- Masse und der W-Masse berechnen Higgs-Masse fundamental für Standart-Modell

9 Grünes Band: Geradenschar m t gegen m w in Abhängigkeit von m H

10 Momentan höchstmögliche Energie für ee - -Kollisionen: 209 GeV am LEP Offensichtlich nicht ausreichend e e-e- Produktionsmöglichkeit:

11 Produktion Wirkungsquerschnitt: 6,8 pb

12 Gluon-Gluon-Kollision, Anteil: 10-15%

13 Zerfallskanäle t W + b tW - b W + l + W + qq W - l - W - qq

14 Zerfallshäufigkeit

15 E t : transversale Energie, E t =Esinµ P t : Transversal-Impuls E t : fehlende transversale Energie, bedingt durch Neutrinos / µ p -

16 Entdeckung

17 Tevatron s = 1,8 TeV Bei einem Querschnitt von ~6 pb und einer integrierten Luminosität von ~100 pb -1 erwarten wir ~600 Ereignisse -

18 Im Spurdetektor und im EM-Kalorimeter werden E t und P t von Elektronen gemessen, die beim leptonischen W-Zerfall entstehen, im µ-Detektor von entstehenden Myonen. E t lässt auf Neutrinos schliessen.

19 Detektorkomponenten, D0

20 Auswahlregeln, semileptonischer Kanal: Ereignisse müssen, um berücksichtigt zu werden: Ein Elektron (Myon) und vier Jets enthalten Es gibt 24 verschiedene Möglichkeiten, ein Ereignis der Top-Theorie folgend zu rekonstruieren Durch SVX und SLT gemessene Jets werden B-Quarks zugeordnet

21 Secondary Vertex (SVX) Tagging: In Spurkammern werden die Jets der B-Zerfälle vermessen und ihre Energie in Kalorimetern bestimmt. Lebensdauer B-Quark: 1,6 ps Querschnitte durch den Messbereich

22 SLT / SVX Second Vertex Tagging (SVX): In Detektoren nahe beim Kollisionspunkt werden die Zerfälle der B-Mesonen vermessen und ihre Energie bestimmt Semileptonic Tagging (SLT): In Spurkammer, EM-Kalorimeter und Myonenkammer wird nach Leptonen aus semileptonischem Zerfall der B-Mesonen gesucht

23 Gesamtereignisse: Kreise Berechneter Hintergrund: Kästchen ermittelte SVX-Tags: Dreiecke CDF

24 Anzahl beobachteter Ereignisse aufgetragen gegen Anzahl erwarteter Hintergrundereignisse und Wahrscheinlichkeit, daß alle Ereignisse auf Hintergrund zurückzuführen sind:

25 erste experimentelle Bestimmung der Top-Masse zu Mtop=176+-8(stat)+-10(syst)GeV/c²

26 Messung der Masse

27 1998 veröffentlicht CDF eine präzisere Messung der Top-Masse. Es werden wieder pp´-Kollisionen durchgeführt, mit s =1,8TeV und einer Luminosität von 109 pb -1

28 Es werden nur Ereignisse oberhalb einer gewissen Mindestenergie der Jets und Leptonen berücksichtigt Eine X²-Minimierung wird auf die Ereignisse angewandt, Ereignisse mit X²>10 werden nicht berücksichtigt Am Ende bleiben 76 Ereignisse Verbesserung der Auswertung

29 Die Massenrekonstruktion führt zu folgender Verteilung:

30 Folgende systematische Fehler müssen bei der Messung berücksichtigt werden: Damit ergibt sich die Top-Masse zu 175,9+-4,8(stat)+-4,9(syst) GeV/c²

31 Zeitliche Entwicklung der Fehler

32 Ausblick Neuere Messungen haben für die Top- Masse 171,4+-2,1 GeV ergeben Genauere Messungen werden durch das LHC möglich

33 Zusammenfassung Top-Quark theoretisch schon länger durch Standart-Modell vorhergesagt Top-Quark-Masse fundamental wichtig für Standart-Modell (Vorhersage der Higgs- Masse) Top-Quark am Fermilab 1994 nachgewiesen und mittlerweile zu 171,4 GeV bestimmt


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