Untersuchung der Effizienz und Reinheit von b-Jet-Zuordnungen in ...

2 Physikalische Grundlagen der Analyse
Durch die am LHC durchgeführten Experimente wird es aufgrund der hohen Schwerpunktsenergie
von 14 TeV möglich sein, die bisherigen Ergebnisse der Physik zu präzisieren. Außerdem
können bisher unbestätigte Theorien auf ihre Richtigkeit geprüft werden. Wichtige Aspekte sind
in diesem Zusammenhang der Higgs-Mechanismus, SUSY (Supersymmetrie)-Teilchen und die
präzise Messung der Top-Quark-Eigenschaften wie Masse und Ladung.
Dieser Abschnitt soll einen Überblick über das aktuelle Standardmodell der Teilchenphysik geben,
da es die physikalische Grundlage dieser Analyse ist. Es werden alle bisher bekannten
Elementarteilchen und die im Standard Modell integrierten Wechselwirkungen kurz vorgestellt
und Informationen über das Top-Quark im Speziellen gegeben [1], [6], [7], [10].
2.1 Standardmodell der Teilchenphysik
Die Physik unterscheidet zwischen 4 Grundkräften der Natur. Diese sind die elektromagnetische,
die schwache und die starke Wechselwirkung sowie die Gravitationskraft. Im Standardmodell der
Teilchenphysik, eine Eichtheorie, sind die ersten drei dieser vier elementaren Wechselwirkungsfelder
zusammengefasst. Die Gravitationskraft konnte bisher noch nicht mit den anderen Kräften
vereinigt werden.
Im Standardmodell wird zwischen zwölf Elementarteilchen, den Fermionen, und vier Austauschteilchen,
den Bosonen, unterschieden. Letztere sind die Vermittler der oben genannten drei
Wechselwirkungsfelder.
2.1.1 Fermionen
Die 12 Fermionen sind punktförmige Teilchen, die in 6 Quarks und 6 Leptonen in jeweils 3
Generationen unterteilt sind. Die 6 Quarks heißen Up, Down, Charm, Strange, Top und Bottom,
während die Leptonen Elektron, Myon und Tau genannt werden. Diese haben jeweils noch ein
zugehöriges Neutrino, das Elektron-, Myon- und Tau-Neutrino. Alle Fermionen haben einen Spin
von 1/2, ihrer Eigenschaften hinsichtlich Masse und Ladung sind in Tabelle 2.1 zusammengefasst.
Zu jedem Fermion existiert Antiteilchen mit gleicher Masse aber entgegengerichteter Ladung.
Dabei werden die Anti-Quarks mit einem Querbalken versehen, wie z.B. ū, die Antiteilchen der
Leptonen werden mit einem “ + “ gekennzeichnet, so wie z.B. das Positron e + , der Antipartner
des Elektrons. Die Massen der einzelnen Fermionen steigen von Generation zu Generation, wie
2