Schwere Quarkmassen von Jets mit effektiven Feldtheorien

Die im Moment genauesten Messungen der Masse des Topquarks kommen aus kinematischen Fit-Analysen des Topquark-Massenparameters der bei den experimentellen Auswertungen benutzten Monte-Carlo-Simulation an die gemessenen Daten. Jedoch ist die genaue Beziehung zwischen dem Topquark-Massenparameter von Monte-Carlo-Simulationen und den feldtheoretisch exakt bestimmten Topquark-Massendefinitionen unbekannt. Die dadurch entstehende Unsicherheit wurde bis heute noch nicht exakt quantifiziert und beschränkt somit die theoretische Interpretation der experimentellen Topmassen-Messungen. Durch die in dem vorgestellten Projekt beschriebenen Arbeiten soll diese Problematik gelöst werden. Das Projekt besteht aus zwei Zielsetzungen, von denen bislang keines in der Literatur erreicht wurde. Das erste Ziel besteht in der hochpräzisen theoretischen Berechnung von sogenannten Eventshape-Verteilungen (wie z.B. „Thrust“) bei der Produktion von schweren Quarks für die beobachtbaren hadronischen Elementarteilchen. Diese Eventshape-Verteilungen sind sehr sensitiv aus die Masse des Quarks, und die Berechnungen beinhalten die Implementation von feldtheoretisch exakt bestimmten Quark-Massendefinitionen. Die erforderlichen theoretischen Schritte basieren auf der Methode der sogenannten effektiven Feldtheorien. Diese erlaubt die systematische Aufsummierung von großen Logarithmen, die in der Störungsreihe auftreten, und die konsistente Behandlung der Hadronisierungs-Korrekturen, die beim Übergang von Quarks und Gluonen zu den experimentell beobachtbaren Elementarteilchen auftreten. Das zweite Ziel des Projekts beinhaltet eine systematische numerische Analyse der Relation des Quarkmassen-Parameters in den Monte-Carlo-Simulationen zu feldtheoretisch definierten Quarkmassen-Definitionen. Dies geschieht durch den Vergleich der in der ersten Zielsetzung erreichten theoretischen Berechnungen für die Eventshape-Verteilungen zu den entsprechenden Berechnungen der Monte-Carlo-Simulation. Der Vergleich basiert auf Fit-Analysen, welche numerische Information zur Beziehung der Massen liefern werden.