Bestimmung der Masse und Breite des W-Bosons im semileptonischen Zerfallskanal mit dem OPAL Detektor bei LEP
Description
Diese Arbeit ist eine Weiterentwicklung der beim OPAL-Experiment verwendeten
Faltungsmethode zur Bestimmung der Masse des geladenen Eichbosons der
schwachen Wechselwirkung. Die Methode wurde ausgeweitet auf eine
gleichzeitige Bestimmung der Masse Mw und der Zerfallsbreite Gw des W-Boson
genannten Eichbosons. Analysiert wurden dazu Daten, die mit dem
OPAL-Experiment in den Jahren 1997 bis 2000 aufgezeichnet wurden. Von den
möglichen Zerfällen der erzeugten W-Bosonpaare werden nur
semileptonische betrachtet, bei denen ein W-Boson hadronisch in ein
Quark-Antiquark-Paar zerfällt und das andere in ein geladenes Lepton und ein
Neutrino.
In der Faltungsmethode werden die aus der Detektorauflösung resultierenden
Fehler der einzelnen Ereignisse berücksichtigt. Dazu wird eine Funktion P(m)
für jedes Ereignis ermittelt, welche die Wahrscheinlichkeit angibt, daß die
produzierten W-Bosonen eine mittlere Masse m haben. Diese sogenannte
Ereigniswahrscheinlichkeitsdichte wird mit einer Physikfunktion
PF(m;Mw,Gw) gefaltet, die von den Parametern Masse Mw und Zerfallsbreite
Gw des W-Bosons abhängt. Sie beschreibt die Erzeugungswahrscheinlichkeit der
W-Bosonpaare unter Berücksichtigung von Photonabstrahlung im
Anfangszustand. Aus dieser Faltung erhält man eine von Mw und Gw abhängige
Ereignis-Likelihoodfunktion, die ein Wahrscheinlichkeitsmaß dafür ist, daß
dieses Ereignis von einem W-Boson mit den Parametern Mw und Gw herrührt.
Aus allen selektierten semileptonischen W-Bosonereignissen wird eine
Gesamt-Likelihood-Funktion L(Mw,Gw) berechnet. Durch Maximierung dieser
Funktion bezüglich Mw und Gw ist erstmals bei OPAL eine gleichzeitige
Bestimmung der Masse und Breite des W-Bosons möglich.
Mit einer integrierten Gesamtluminosität von 683.84 pb^-1, die in den Jahren
1997 bis 2000 bei Schwerpunktsenergien von 183 bis 208 GeV vom
OPAL-Experiment aufgezeichnet wurden, ergibt sich aus den semileptonischen
Zerfällen von W-Bosonpaaren ein Wert für die Masse Mw und Breite Gw des
W-Bosons zu:
Mw = 80.424 +- 0.077 GeV/c^2
Gw = 2.126 +- 0.130 GeV/c^2
Die gemessenen Parameter befinden sich in guter Übereinstimmung mit
den Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik.
Die moderne Astrophysik steht vor der Herausforderung, neueste
Beobachtungen mit den theoretischen und numerischen Modellen der
Galaxienentstehung und -entwicklung zu konfrontieren. So hofft man, die
wichtigsten physikalischen Prozesse und ihre Zeitskalen identifizieren zu
koennen.
In dieser...
Published 09/10/04
This work presents the results of a detailed study of the statistical and physical properties of binary ultracool dwarfs and brown dwarfs (spectral type later than M7).
As for the statistical properties, we found that the frequency of binaries among ultracool objects is significantly lower than...
Published 09/04/04