No description available.

Presented in this thesis are measurements of W boson production in high energy pp collisions and ep deep inelastic scattering that take place at RHIC and HERA facilities, respectively. These measurements explore the inner structure of the nucleons, in particular, probing the distributions of the light flavor sea which consists of up, down and strange quarks. The W+/W− cross-section ratio, RW , in pp collisions is sensitive to the asymmetry in the ¯d and ¯u flavors in the nucleon sea. This ratio was first measured with the STAR detector at RHIC with the data collected in 2009 and again with the data collected from 2011 to 2013, featuring pp collisions of a center-of-mass energy of √s = 500/510 GeV and an integrated luminosity of ∼ 350 pb−1. The study considered in this thesis further improves the precision of this measurement by analyzing an additional data set collected in 2017 which corresponds to an integrated luminosity of ∼ 350 pb−1. The experimental results are compared to theory predictions generated with various global PDF fits. The measurement performed at HERA searches for the strange quark content in the nucleon via charm production in charged current deep inelastic scattering. This is the first measurement of its kind, using the HERA II data collected with the ZEUS detector. This data set corresponds to e±p collisions at a center-of-mass energy of √s = 318 GeV with an integrated luminosity of 358 pb−1. The results are consistent with expectations from the Standard Model, albeit with large experimental uncertainties arising from the limited statistics. / Physics

The measurement of the mass of the $W$ boson is currently one of the most promising precision analyses of the Standard Model, that could ultimately reveal a hint for new physics. The mass of the $W$ boson is determined by comparing the $W$ boson, which cannot be reconstructed directly, to the $Z$ boson, where the full decay signature is available. With the help of Monte Carlo simulations one can extrapolate from the $Z$ boson to the $W$ boson. Technically speaking, the measurement of the $W$ boson mass is performed by comparing data taken by the ATLAS experiment to a set of calibrated Monte Carlo simulations, which reflect different mass hypotheses.\ A dedicated calibration of the reconstructed objects in the simulations is crucial for a high precision of the measured value. The comparison of simulated $Z$ boson events to reconstructed $Z$ boson candidates in data allows to derive event weights and scale factors for the calibration. This thesis presents a new approach to reweight the hadronic recoil in the simulations. The focus of the calibration is on the average hadronic activity visible in the mean of the scalar sum of the hadronic recoil $\Sigma E_T$ as a function of pileup. In contrast to the standard method, which directly reweights the scalar sum, the dependency to the transverse boson momentum is less strongly affected here. The $\Sigma E_T$ distribution is modeled first by means of its pileup dependency. Then, the remaining differences in the resolution of the vector sum of the hadronic recoil are scaled. This is done separately for the parallel and the pterpendicular component of the hadronic recoil with respect to the reconstructed boson. This calibration was developed for the dataset taken by the ATLAS experiment at a center of mass energy of $8\,\textrm{TeV}$ in 2012. In addition, the same reweighting procedure is applied to the recent dataset with a low pileup contribution, the \textit{lowMu} runs at $5\,\textrm{TeV}$ and at $13\,\textrm{TeV}$, taken by ATLAS in November 2017. The dedicated aspects of the reweighting procedure are presented in this thesis. It can be shown that this reweighting approach improves the agreement between data and the simulations effectively for all datasets. The uncertainties of this reweighting approach as well as the statistical errors are evaluated for a $W$ mass measurement by a template fit to pseudodata for the \textit{lowMu} dataset. A first estimate of these uncertainties is given here. For the pfoEM algorithm a statistical uncertainty of $17\,\text{MeV}$ for the $5\,\textrm{TeV}$ dataset and of $18\,\text{MeV}$ for the $13\,\textrm{TeV}$ are found for the $W \rightarrow \mu \nu$ analysis. The systematic uncertainty introduced by the resolution scaling has the largest effect, a value of $15\,\text{MeV}$ is estimated for the $13\,\textrm{TeV}$ dataset in the muon channel. / Die Messung der Masse des $W$-Bosons ist im Augenblick eine der vielversprechendsten Präzisionsanalysen des Standard Modells, welche letztendlich einen Hinweis auf neue Physik geben kann. Die Masse des $W$ Bosons wird bestimmt, indem das $W$-Boson, welches nicht direkt rekonstruiert werden kann, mit dem $Z$-Boson verglichen wird, bei dem die vollständige Zerfallssignatur verfügbar ist. Mit Hilfe von Monte Carlo Simulationen kann vom $Z$-Boson auf das $W$-Boson extrapoliert werden. Genau genommen wird die Messung der Masse des $W$-Bosons durchgeführt, indem die Daten, die mit dem ATLAS Experiment aufgenommen wurden, mit einem Satz von kalibrierten Monte Carlo Simulationen verglichen wird. Die Simulationen spiegeln dabei verschiedene Massenhypothesen wider. Eine dezidierte Kalibrierung der rekonstruierten Objekte in den Simulationen ist entscheidend für eine hohe Präzision des gemessenen Werts der Masse des $W$-Bosons. Aus dem Vergleich von simulierten $Z$-Boson Ereignissen und $Z$-Bosonen, die aus den Daten rekonstruiert werden, können Ereignisgewichte und Skalierungsfaktoren für die Kalibrierung erzeugt werden. %Für die Kalibrierung werden Ereignisgewichte und Skalierungsfaktoren erzeugt, indem Simulationen von $Z$ Boson Ereignissen mit $Z$ Bosonen verglichen werden, welche aus den Daten rekonstruiert werden. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz für die Umgewichtung des hadronischen Rückstoßes in den Simulationen vorgestellt. Der Fokus der Kalibrierung liegt auf der mittleren hadronischen Aktivität, die in der mittleren skalaren Summe des hadronischen Rückstoßes $\Sigma E_T$ als Funktion des Pileups sichtbar ist. Im Gegensatz zur Standardmethode, welche die Skalarsumme direkt umgewichtet, wird hierbei die Abhängigkeit zum transversalen Impuls des Bosons weniger stark beeinflusst. Die $\Sigma E_T$-Verteilung wird zunächst mittels ihrer Abhängigkeit zum Pileup modelliert. Danach werden die verbleibenden Unterschiede in der Auflösung der vektoriellen Summe des hadronischen Rückstoßes skaliert. Dies geschieht separat für die parallele und senkrechte Komponente des hadronischen Rückstoßes, welche in Bezug auf die Richtung des rekonstruierten Bosons gemessen werden. Die Kalibrierung wurde zunächst für den Datensatz entwickelt, der im Jahr 2012 bei einer Schwerpunktsenergie von $8\,\textrm{TeV}$ mit dem ATLAS Experiment aufgenommen wurde. Zusätzlich wird die Umgewichtungsmethodik auf die neuen Datensätze angewendet, welche von ATLAS im November 2017 bei niedrigem Pileup aufgenommen wurden, den \textit{lowMu} Datensätzen bei Schwerpunktsenergien von $5\,\textrm{TeV}$ und $13\,\textrm{TeV}$. In dieser Arbeit werden die verschiedenen Aspekte der Kalibrierung präsentiert. Es kann gezeigt werden, dass diese Herangehensweise für die Umgewichtung des hadronischen Rückstoßes zu einer effektiven Verbesserung der Übereinstimmung zwischen Daten und Simulationen in allen verwendeten Datensätzen führt. Die zugehörigen Unsicherheiten dieser Kalibrierungsmethode sowie die statistischen Fehler für eine Messung der Masse des $W$-Bosons werden anhand der Template-Fit-Methode mit Pseudodaten für die \textit{lowMu} Datensätze ausgewertet. Es wird eine erste Abschätzung dieser Unsicherheiten gegeben. Für den pfoEM Algorithmus wird ein statistischer Fehler von $17\,\text{MeV}$ für den $5\,\textrm{TeV}$ Datensatz und von $18\,\text{MeV}$ für den $13\,\textrm{TeV}$ Datensatz in der $W \rightarrow \mu \nu$ Analyse ermittelt. Die systematische Unsicherheit, welche durch die Auflösungsskalierung erzeugt wird, hat den größten Effekt. Für den $13\,\textrm{TeV}$ Datensatz wird ein Fehler von $15\,\text{MeV}$ im Myonkanal abgeschätzt.

A search for the Higgs boson produced with large transverse momentum and decaying as H -> bb is presented, using the 80 fb^{-1} from the dataset collected by the ATLAS detector at sqrt{s}=13 TeV. The Higgs boson is reconstructed as a large-R jet with two b-tagged variable radius track-jets. The work focuses on a peculiar event topology in which the Higgs is produced in association with another Large-R jet. Considering events with reconstructed pT above 480 GeV and with a reconstructed mass from 70-230 GeV, a signal significance of 1.6 sigma for the Higgs and of 5 sigma for the V (Z boson + W boson) is observed. Furthermore, the new Full Run2 analysis is presented, using 136 fb^{-1} from the dataset collected by the ATLAS detector at sqrt{s}=13 TeV. The strategy up to the computation of the expected sensitivity for the Higgs boson is presented in this thesis. The validation of the background modeling is described in details, including tests on data. A preliminary extraction of the Z boson signal is performed and the measured signal strength corresponds to muZ = 0.82 +/- 0.09.

In dieser Arbeit wird untersucht, ob es möglich ist, mit den Mitteln der Theoretischen Physik mehr auszusagen über das, was sich unter dem Vakuum, aus dem der Urknall erfolgte, verstehen lässt. Hierbei wird deutlich, dass es sich nicht mehr um eine Theorie im eigentlichen Sinne, also um widerlegbare Aussagen handeln, sondern stattdessen um eine Art Modell, das nur anhand von Indizien auf seine Tauglichkeit geprüft werden kann, indem z. B. bisher unbekannte Vorhersagen bestätigt werden oder nicht. Eine solche bisher unbekannte fundamentale Aussage ist, dass dieses Modell zum Ergebnis hat, Schwarze Riesenlöcher entstehen mit dem Freisetzen Dunkler Materie als erstes nach dem Urknall und sind für die Strukturierung des Universums maßgeblich. Beim Begründen dieses Modells wird auf die Methodik in der Veröffentlichung über die mögliche Anatomie Schwarzer Löcher zurückgegriffen. Allerdings konnte in jener Arbeit die mathematische Möglichkeit des Vakuums lediglich als Existenz zweier Antipoden, Energie und Dunkler Energie, am gleichen Ort genannt, aber kein physikalischer Weg dazu aufgezeigt werden. Dort hieß es „Zur Erklärung des Vakuumzustands sehe ich keine Möglichkeit, weil er durch den simplen Zusammenhang, dass gleichviel Energie beider Arten am gleichen Ort sich gegenseitig auslöschen, also von jeder der beiden Energiearten einzeln aus betrachtet praktisch nicht mehr vorhanden ist, mathematisch geradezu trivial, aber physikalisch nicht erklärbar scheint.“ Hier wird nun eine mögliche physikalische Lösung aufgezeigt, die aber ein Entstehen der G-Bosonen erst nach dem Urknall, wie dort noch angenommen, ausschließt. Jetzt muss vielmehr angenommen werden, dass die G-Bosonen bereits im Vakuum existieren und als Dunkle Materie der Gegenpart zur Dunklen Energie sind. Es wird gezeigt, dass sehr wohl zwei sich vollständig kompensierende Dinge, die sich auch noch abstoßen, dennoch einen stabilen Zustand haben können und alle Eigenschaften, die physikalisch von einem Vakuum erwartet werden, erfüllen. Der Preis für diese theoretische Betrachtung ist leider, dass dabei aus den technischen Grenzen unserer Zivilisation heraus experimentell nicht mehr nachprüfbare Aussagen gemacht werden und Nachprüfungen der Theorie nur noch über astronomisch und astrophysikalisch ermittelte Bestätigungen oder Widerlegungen in Form von Indizien Hinweise geben können.:1. Abstract 2. Einleitung 3. Vorbetrachtung 4. Das Kräftegleichgewicht im lichtschnellen Fall 4.1 Gleichgewichtsverhalten lichtschneller Energie, Dunkler Materie 4.2 Gleichgewichtsverhalten Dunkler Energie 4.3 Gleichgewichtsverhalten Dunkler Energie im Gravitationsfeld von lichtschneller Energie bzw. Dunkler Materie 4.4 Gleichgewichtsverhalten lichtschneller Energie im Gravitationsfeld von Dunkler Energie 4.5 Zusammenfassung 5. Das Vakuum 6. Der Urknall 7. Der philosophische Aspekt 8. Astronomische Befunde 9. Schlussbetrachtung

No description available.

No description available.

No description available.

No description available.

Bhabha scattering, the process of e⁺e⁻ → e⁺e⁻, has been studied at center-of-mass energies from 50 to 58 GeV with the AMY detector at the KEK e⁺e⁻ storage ring TRISTAN. The study is based on a data sample of 79.7 <i>pb⁻¹</i> integrated luminosity. The differential cross section of Bhabha scattering has been measured. The measured cross section is found to agree fairly well with the Standard Model of the electroweak theory. The measured cross section is also compared with various four-fermion contact interaction models, and confidence level lower limits on the composite scale, A, are determined. In addition, the limits on VV model are converted to SM-break-down scales, which indicate the validity of the SM down to the distance of order ~ 10⁻¹⁷ cm and the electron charge radius of ~ 10⁻¹⁶ cm. Attempts are made in searching for an additional boson Z'. No clear signal of the existence of a Z' boson is found up to energy of ~160 GeV/c². The effect of transverse beam polarization on Bhabha scattering is also studied. The ϕ dependence of Bhabha events are fitted to the QED prediction and found to agree with the theory. However, no quantitative conclusion on polarization effect can be drawn based on current data sample, which does not provide enough statistics. More data is being accumulated and further study should be carried out. / Ph. D.