Colour Reconnection - Lehrstuhl Schaile

48 KAPITEL 6. DIE MASSENBESTIMMUNG DES W-BOSONS
schung der Masse durch Colour Reconnection auf, da beide Quarks von demselben
W-Boson stammen. Selbst wenn bei qqτν-Ereignissen als Zerfallsprodukt
das τ-Lepton weiter in ein Quark-Antiquark-Paar zerfallen würde, so
lägen die Zerfallsvertices außerhalb des Bereiches, in dem im Hadronisationsprozeß
Colour Reconnection auftreten würde.
Es ist nötig, eine Ereignisselektion [33] durchzuführen, um alle nicht rein hadronischen
W-Paar-Zerfälle sowie Untergrund für die Analyse zu unterdrücken,
um alle nichthadronischen Zerfälle für die Analyse auszuschließen.
Ein rein leptonisches Ereignis [34] wird daran erkannt, daß genau zwei acoplanare
Jets vorkommen, wobei ein Jet auch aus einer einzigen Spur eines
geladenen Leptons bestehen kann, die nicht die Neutrinos sind (siehe Abbildung
6.1 oben). Die Neutrinos werden nicht detektiert und machen sich im
fehlenden Impuls bemerkbar, das heißt, es besteht keine Gesamtimpulserhaltung
im beobachteten Ereignis.
Semileptonische W-Paar-Zerfälle enthalten zwei Jets, die von dem in Quarks
zerfallenden W-Boson stammen, und eine Spur bzw. einen Jet eines hochenergetischen
Leptons sowie dem fehlenden Impuls des Neutrinos des zweiten W-
Bosons (siehe Abbildung 6.1 Mitte). Die in q ¯qq ¯q zerfallenden W-Bosonen werden
an den mindestens vier Jets erkannt (siehe Abbildung 6.1 unten) und an der
hohen sichtbaren Energie.
Zunächst wird mit Schnitten eine Vorselektion durchgeführt. Daraufhin
kommt eine Likelihood-Selektion zum Einsatz, die das Signal von den dominierenden
Hintergründen zu trennen vermag, die bei einem reinhadronischen
Ereignis von q ¯q und q ¯qγ dominiert werden. In der Vorselektion werden Schnitte
auf die Spurenanzahl durchgeführt und die Ereignisse, die bereits als leptonische
oder semileptonische identifiziert wurden, ausgefiltert.
Zwei wichtige Untergründe sind erstens die Produktion eines Quark-Antiquark-Paares,
wobei ein hochenergetisches Gluon abgestrahlt wird, und zweitens
der Untergrund, der sich durch Emission von elektromagnetischer Strahlung
im Anfangszustand ergibt: e¤ e¥ q ¯q¨ γ© .
Bei einem Ereignis mit einer Abstrahlung im Anfangszustand, in dem ein
Quark-Paar produziert wird, wird das Photon oftmals nahe der Strahlrichtung
emittiert und ist daher nicht detektierbar. Diese Art von Ereignis kann aussortiert
werden, indem eine minimal sichtbare Energie von typischerweise 70%
der Schwerpunktsenergie gefordert wird. Der Grund hierfür liegt darin, daß in
diesen Ereignissen das q ¯q fast immer die invariante Masse des Z 0 hat ( ” Return
to Z 0 -Peak”) und daher die sichtbare Energie fast immer kleiner als die
geforderten 70% der Schwerpunktsenergie ist.
Um eine Trennung vom QCD-Untergrund zu erlangen, wird die Topologie
des Ereignisses betrachtet. Da das abgestrahlte Gluon einen kleinen Winkel
mit dem primären Quark einschließt, unterscheidet sich die Topologie der rekonstruierten
Jets von wahren W-Paar-Ereignissen und kann aufgrund geometrischer
Variablen wie z. B. dem ” Thrust” [35], der das Maß der Auffächerung
der Teilchenspuren angibt, von diesen unterschieden werden.
Eine andere Möglichkeit für die Unterscheidung ist folgende: Das Ereignis