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Das Top-Quark

Das Top-Quark . Seminarvortrag von Florian Senger. Inhalt . Was ist das Top-Quark? Motivation Produktion Entdeckung Messung der Masse Ausblick. Was ist das Top-Quark?. Top-Quark: Isospin-Doublet-Partner des Bottom-Quark

laura-kane
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Das Top-Quark

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Presentation Transcript

  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/c2

  6. Chronologische Entwicklung der mtop-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 mt gegen mw in Abhängigkeit von mH

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

  11. Produktion Wirkungsquerschnitt: 6,8 pb

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

  13. Zerfallskanäle t→ W+b t→W-b W+→l+n W+→qq‘ W-→l-n W-→qq‘ - - - - -

  14. Zerfallshäufigkeit

  15. Et: transversale Energie, Et=Esinµ • Pt: Transversal-Impuls • Et: fehlende transversale Energie, bedingt durch Neutrinos µ - p 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 Et und Pt von Elektronen gemessen, die beim leptonischen W-Zerfall entstehen, im µ-Detektor von entstehenden Myonen. Et 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. Querschnitte durch den Messbereich 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

  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. CDF Gesamtereignisse: KreiseBerechneter Hintergrund: Kästchenermittelte SVX-Tags: Dreiecke

  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. Verbesserung der Auswertung • 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

  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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