Das Modell einer vierten Familie konnte bis heute aufgrund von theoretischen Argumenten nicht ausgeschlossen werden. In dieser Arbeit wird die Suche nach einem Down-artigen Quark der vierten Familie mit dem folgenden angenommenen Zerfall: pp -> b''b''bar+X -> t+W+tbar+W+X -> bbar+W+W+W+W+X vorgestellt. Für diese Analyse wird eine integrierte Luminosität von 2.05 fb−1 verwendet, aufgenommen mit dem ATLAS Experiment bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s) = 7TeV für die Proton-Proton Kollisionen am Large Hadron Collider. In der Analyse werden Ereignisse mit zwei gleich geladenen Leptonen (e oder mu) in den Endzuständen selektiert, was eine seltene Signatur im Standard Modell darstellt. Neben einer verwendeten Standardselektierung für die Ereignisse, entnommen aus der ATLAS Top-Quark Analyse, wird eine Optimierung der Schnitte mit einer multivariaten Analyse durchgeführt. Des Weiteren werden systematische Unsicherheiten studiert, die durch die Partonendichteverteilungsfunktion sowie durch Abstrahlung von Teilchen wie Gluonen im Anfangs- und im Endzustand bei der Simulation mit dem Monte Carlo Generator entstehen. Mit den selektierten Ereignissen in der Signalregion von zwei gleich geladenen Leptonen wird durch eine Zählanalyse die Anzahl gemessener Signalereignisss extrahiert. Mit diesen Signalereignissen wird dann die untere Massenausschlussgrenze des b''-Quarks mit einer modifizierten Frequentistmethode bestimmt. Das Ergebnis zeigt, dass mit einem angenommenem Verzweigungsverhältnis von 100 % für den Zerfall b'' -> t + W alle Massen unterhalb einer Grenze von 461 GeV mit einem 95 % Konfidenzintervall ausgeschlossen sind. / The model of a fourth generation is currently not excluded by theoretical arguments. In this thesis a search for a fourth generation down-type quark is presented with the decay hypothesis: pp -> b''b''bar+X -> t+W+tbar+W+X -> bbar+W+W+W+W+X The search is performed with an integrated luminosity of 2.05 fb−1 , obtained with the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider running proton-proton collisions at a center-of-mass energy of sqrt(s) = 7TeV. Events for the analysis are selected with a search signature of two same-sign charged leptons (e or mu) in the final state, which is a rare Standard Model signature. Beside using the standard event selection from ATLAS top analyses, the event selection criteria are optimized with a multivariate analysis in order to maximize the significance. Furthermore, systematic uncertainties are studied coming from the parton distribution function as well as the initial and final state radiation. With the selected events in the signal region of two same-sign leptons, the signal is extracted via a counting method. The extracted signal is used for the determination of the mass limit of the fourth generation down-type quark with a modified frequentist method. Assuming a branching ratio of 100 % for the decay b'' -> t+W , b'' masses below 461 GeV are excluded at 95 % confidence level.

In dieser Arbeit nutzen wir Effektive Feldtheorien, genauer gesagt die SMEFT, um BSM-Effekte modellunabhängig zu parametrisieren. Wir demonstrieren die Relevanz von Präzisionsmessungen sowohl an aktuellen als auch an zukünftigen Hadronenbeschleunigern durch die Untersuchung von Vh-Dibosonen-Prozessen. Diese Prozesse ermöglichen uns die Untersuchung einer Reihe von Dimension-6-Operatoren, die BSM-Effekte erzeugen, die mit der Schwerpunktsenergie wachsen. Im Besonderen betrachten wir die leptonischen Zerfallskanäle der Vektorbosonen und zwei verschiedene Zerfallsmodi des Higgs-Bosons, den Diphoton-Kanal und den h->bb-Kanal. Der Diphoton-Kanal zeichnet sich durch eine saubere Signatur aus, die mit relativ einfachen Mitteln sehr gut von den relevanten Hintergründen unterschieden werden kann. Aufgrund der geringen Rate dieses Higgs-Zerfallskanals werden diese Prozesse allerdings erst für die Untersuchung von BSM-Effekten am FCC-hh relevant. Dank des großen h->bb Verzweigungsverhältnisse liefert der Vh(->bb)-Kanal bereits eine kompetitive Sensitivität für BSM-Effekte am LHC. Jedoch leidet dieser Kanal unter großen QCD-induzierten Hintergründen, weswegen ausgefeiltere Analysetechniken nötig sind, um dieses Niveau an BSM-Sensitivität zu erreichen. Wir leiten die erwarteten Schranken für die zuvor erwähnten Operatoren für den Vh(->gamma gamma)-Kanal am FCC-hh und für den Vh(->bb)-Kanal am LHC Run 3, HL-LHC und FCC-hh her. Unsere Studie des Vh(->bb)-Kanals zeigt, dass die Extraktion von Schranken für BSM-Operatoren an Hadronenbeschleunigern eine höchst nicht-triviale Aufgabe sein kann. Algorithmen des Maschinellen Lernens können potenziell nützlich zur Analyse solch komplexer Event-Strukturen sein. Wir leiten Schranken her, indem wir Boosted Decision Trees zur Signal-Hintergrund Klassifizierung benutzen und und vergleichen sie mit den Schranken aus der zuvor diskutierten Cut-and-Count Analyse. Wir finden eine leichte Verbesserung von O(einige %) für die verschiedenen Operatoren. / In this thesis, we utilise the framework of Effective Field Theories, more specifically the Standard Model Effective Field Theory, to parameterise New-Physics effects in a model-independent way. We demonstrate the relevance of precision measurements both at current and future hadron colliders by studying Vh-diboson-production processes. These processes allow us to probe a set of dimension-6 operators that generate BSM effects growing with the center-of-mass energy. More specifically, we consider the leptonic decay channels of the vector bosons and two different decay modes of the Higgs boson, the diphoton channel and the hadronic h->bb channel. The diphoton channel is characterised by a clean signature that can be separated very well from the relevant backgrounds with relatively simple methods. However, due to the small rate of this Higgs-decay channel, these processes will only become viable to probe New-Physics effects at the FCC-hh. Thanks to the large h->bb branching ratio, the Vh(->bb) channel already provides competitive sensitivity to BSM effects at the LHC. However, it suffers from large QCD-induced backgrounds that require us to use more sophisticated analysis techniques to achieve this level of BSM sensitivity. We derive the expected bounds on the previously mentioned dimension-6 operators from the Vh(->gamma gamma) channel at the FCC-hh and from the Vh(->bb) channel at the LHC Run 3, HL-LHC and FCC-hh. Our study of the Vh(->bb) channel demonstrates that extracting bounds on BSM operators at hadron colliders can be a highly non-trivial task. Machine-Learning algorithms can potentially be useful for the analysis of such complex event structures. We derive bounds using Boosted Decision Trees for the signal-background classification and compare them with the ones from the previously discussed cut-and-count analysis. We find a mild improvement of O(few %) across the different operators.