KIP-Veröffentlichungen

Die Identizierung von Tau-Leptonen spielt bei der Suche nach dem Higgs-Boson und nach neuer Physik am Large Hadron Collider (LHC) eine wichtige Rolle. In vielen  supersymmetrischen Modellen werden Tau-Leptonen mit kleinen Transversalimpulsen in den langen Zerfallsketten supersymmetrischer Teilchen erwartet. Diese stellen eine grosse Herausforderung für die Rekonstruktion im ATLAS-Detektor dar. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die in hadronischen Tau-Zerfäallen auftretenden Pionen unter Ausnutzung der hohen Granularität des elektromagnetischen Kalorimeters einzeln zu rekonstruieren und somit die Rekonstruktion und Identikation des Tau-Zerfalls insbesondere für kleine Transversalimpulse zu verbessern.

Es wird ein Algorithmus zur Rekonstruktion neutraler Pionen in Tau-Zerfällen vorgestellt. Hierzu werden Tau-Zerfälle mit einer geladenen Spur (1-Prong) in simulierten Ereignissen aus Z-Boson-Produktion mit anschliessendem Zerfall Z → tau tau selektiert. Der Algorithmus basiert auf der Idee, die Energie des geladenen Pions aus dem elektromagnetischen Kalorimeter zu entfernen und in der verbleibenden Energieverteilung neutrale Pionen zu identifizieren. Die Anzahl der neutralen Pionen ermöglicht eine Klassizierung der Tau-Lepton-Zerfälle als tau → pi nu, tau → rho nu oder tau → a₁ nu und eine Rekonstruktion der intermediären Resonanzen rho und a1. Die Leistungsfäahigkeit des Algorithmus wird in Abhäangigkeit der kinematischen Eigenschaften der Tau-Zerfälle studiert. Die Trennung verschiedener Zerfallskanäle ist nicht nur für die Tau-Rekonstruktion nützlich, sondern sie ist auch für Physik-Analysen von Bedeutung, z.B. für Studien der Polarisation von Tau-Leptonen aus Zerfällen neu entdeckter Teilchen.

The identication of tau leptons plays an important role for the search for the Higgs boson and for new physics at the Large Hadron Collider (LHC) . In many supersymmetric models tau leptons with small transverse momenta can be expected in the long decay chains of supersymmetric particles . These present a great challenge for reconstruction with the ATLAS detector. The goal of this thesis is to separately reconstruct the neutral pions in hadronic tau lepton decays by taking advantage of the high granularity of the electromagnetic calorimeter, thus to improve the reconstruction and identication of tau leptons, especially for small transverse momenta.

An algorithm for the reconstruction of neutral pions from tau decays is presented. Tau decays with one charged track (1 prong) are selected in simulated events from Z boson production with subsequent decay Z → tau tau. The algorithm is based on the idea of subtracting the energy of the charged pion from the electromagnetic calorimeter and to identify the neutral pions in the remaining energy distribution. The number of neutral pions can be used to classify the tau-lepton decays as  tau → pi nu,  tau → rho nu or tau → a₁ nu and to reconstruct the intermediary resonances - rho and a₁. The performance of the algorithm is examined in dependence of the kinematic properties of the tau decay. The identication of separate tau-lepton decay modes is not only useful for tau reconstruction but also for physics analyses, i.e. studies of the polarization of tau leptons coming from the decay of newly discovered particles.