Ein dreifacher Ansatz zur Entdeckung von vier Top Quarks

Seit den ersten Proton-Proton Kollisionen bei Energien von 13 TeV am Large Hadron Collider (LHC) am CERN bei Genf, hat der CMS Detektor, einer der beiden Allzweckdetektoren am Beschleunigerring, bereits einen Datensatz von 150/fb akkumuliert. Das Standardmodell der Teilchenphysik wurde bestätigt und selbst Messungen am schwersten bekannten Elementarteilchen, dem Top Quark, haben bereits hohe Präzision. Mit der Run-3 Datenahme am LHC wird der Datensatz noch mindestens verdoppelt, was die Entdeckung eines extrem selten auftretenden Prozesses erlaubt, der Produktion von vier Top Quarks. Für diese besondere Gelegenheit finden drei Teams zusammen um die verschiedenen Schwierigkeiten zu meistern. Zwei experimentelle Teams verwenden neue Methoden des maschinellen Lernens um jedes Detail aus den Kollisionsereignissen zu extrahieren. Damitsollen komplizierte Hintergrundereignisse möglichst reduziert werden. Basierend auf der jahrelangen Erfahrung mit Ereignissen mit bis zu einem Lepton am HEPHY (ÖAW) und mit höherer Leptonenanzahl an der UGent (BE), erreichen wir bestmögliche Sensitivität bei der Datenanalyse. Ereignisse mit vier Top Quarks haben noch andere besondere Eigenschaften. Sie reagieren sensibel auf viele Abweichungen des Standardmodells und daher können wir viel Neues lernen. Und genau das haben wir mit der Arbeit des dritten Teams (UNIGE) vor, welches diese Vorhersagen für unser Experiment berechnet. Das ist besonders spannend, da solche Untersuchungen in vielen Fällen zum ersten Mal gemacht werden. Kleine Abweichungen in den kinematischen Eigenschaften der Zerfallsereignisse werden dabei herangezogen, um grosse Fragen nach der Gültigkeit des Standardmodells zu untersuchen. Darüber hinaus wird die Entdeckung der Produktion von vier Top Quarks mit mehr als 5 sigma, dem Goldstandard der Teilchenphysik, eine bahnbrechende Errungenschaft für das ganze CMS Experiment und den LHC Beschleuniger.