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TeV Jets at ATLAS - A Probe for New Physics

Rühr, Frederik

German Title: TeV Jets bei ATLAS und die Suche nach neuer Physik

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Abstract

The production of particle jets will be the dominant process at the Large Hadron Collider (LHC), and jets will thus be the signal or define the environment of many analyses at the ATLAS experiment. Their precise measurement is a vital requirement for many potential discoveries of new physics beyond the Standard Model. The first part of this thesis introduces a new method to constrain and correct errors of the energy measurement of jets in the TeV regime. The emphasis is on a very high reach in transverse jet momenta even with earliest ATLAS data. This is achievable by an intercalibration utilizing the large inclusive jet production cross section. In the second part inclusive jet measurements are used to probe the validity of Quantum Chromodynamics (QCD). Several analyses are presented and their sensitivity is estimated using simulated data of an effective theory of a possible quark substructure. The search is then extended to effects of quantum gravity that could emerge at the LHC in scenarios of new physics, demonstrating that inclusive jet measurements are a powerful tool to probe QCD and a broad range of new physics models.

Translation of abstract (German)

Die Erzeugung von Teilchenjets ist der dominante physikalische Prozess am Large Hadron Collider (LHC) und wird entweder als Signal oder Untergrund einen hohen Stellenwert für viele Analysen einnehmen. Aus diesem Grund ist die präzise Messung von Jets eine wichtige Vorraussetzung für mögliche Entdeckungen jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Der erste Teil dieser Arbeit stellt eine neue Methode vor, mit der die Jet-Energieskala im TeV Bereich bereits mit ersten ATLAS Daten kalibriert werden kann. Dabei wird der hohe Jet-Wirkungsquerschnitt für eine Interkalibration benutzt. Das darauf folgende Thema ist die Überprüfung der Gültigkeit der Quantenchromodynamik mittels inklusiver Jet-Messungen. Mehrere Analyseansätze werden anhand von simulierten Daten vorgestellt. Zuerst dient dabei eine effektive Theorie einer inneren Quarkstruktur als Maß für die Sensitivität auf neue Physik. Abschließend wird ein weiteres Modell hinzugezogen, das mögliche Auswirkungen von Quantengravitation unter Berücksichtigung zusätzlicher Raumdimensionen beschreibt. Dies unterstreicht die Bedeutung der Messung von Jets als ein wichtiges Werkzeug zur Untersuchung der Quantenchromodynamik und neuer Physik.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Meier, Prof.Dr. Karlheinz
Date of thesis defense: 29 January 2009
Date Deposited: 10 Feb 2009 10:43
Date: 2009
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: LHC, Elementarteilchenphysik
Uncontrolled Keywords: Particle Physics , Quark Compositeness , Extra Dimensions , In-situ Calorimeter Calibration
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