Jet-Produktion

Die gemessenen inklusiven Wirkungsquerschnitte für die Jet-Produktion als Funktion des Transversalimpulses p_T und der Rapidität y.

Aufgrund von harten Streuprozessen der Konstituenten der Protonen aneinander ist die starke Wechselwirkung in Proton-Proton-Kollisionen am LHC omnipräsent. Die Vorhersagen der QCD können einerseits in vielen Prozessen mit hohen Viererimpulsüberträgen bei hohen Energieskalen getestet werden. Abweichungen vom QCD-Verhalten können z.B. auf eine Quark-Substruktur (compositeness) hinweisen.

Die ATLAS-Kollaboration hat erste Ergebnisse zur Produktion von Jets mit hohen Transversalimpulsen bereits im Juni 2010 publiziert. Es zeigte sich, dass die theoretischen Vorhersagen innerhalb der experimentellen und theoretischen systematischen Unsicherheiten über mehr als zehn Größenordnungen sehr gut mit den gemessenen Wirkungsquerschnitten übereinstimmen. Diese Daten lassen auch keine Abweichungen vom QCD-Verhalten bei höchsten Impulsüberträgen erkennen. So können sowohl Resonanzen (etwa aufgrund von zusammengesetzten Quarks) als auch Kontaktwechselwirkungen parametrisiert durch eine effektive Energieskala Λ von 9 TeV mit einem Vertrauensniveau von 95% ausgeschlossen werden. An diesen Messungen haben deutsche Gruppen vom DESY und von den Universitäten Heidelberg und Mainz maßgeblich mitgearbeitet.

Als Spezialfall wurde auch die inklusive Produktion von Jets aus b-Quarks gemessen. Diese Messung war nur aufgrund des schnellen und effizienten Verständnisses der Markierung der b-Quarks möglich, an dem die deutschen Gruppen sehr intensiv gearbeitet haben. Auch diese Messung stellt einen wichtigen Test der QCD dar. Die erhaltenen Ergebnisse sind in guter Übereinstimmung mit den Vorhersagen der QCD-Modelle, was für Messungen am Tevatron bislang nicht der Fall war. An diesen Messungen war die FSP-Gruppe aus Mainz signifikant beteiligt.