Measurement of the inclusive jet cross section in proton-proton collisions at root out s = 7 TeV with the ATLAS detector

The dominant process in hard proton-proton collisions is the production of hadronic jets.rnThese sprays of particles are produced by colored partons, which are struck out of their confinement within the proton.rnPrevious measurements of inclusive jet cross sections have provided valuable information for the determination of parton density functions and allow for stringent tests of perturbative QCD at the highest accessible energies.rnrnThis thesis will present a measurement of inclusive jet cross sections in proton-proton collisions using the ATLAS detector at the LHC at a center-of-mass energy of 7 TeV.rnJets are identified using the anti-kt algorithm and jet radii of R=0.6 and R=0.4.rnThey are calibrated using a dedicated pT and eta dependent jet calibration scheme.rnThe cross sections are measured for 40 GeV < pT <= 1 TeV and |y| < 2.8 in four bins of absolute rapidity, using data recorded in 2010 corresponding to an integrated luminosity of 3 pb^-1.rnThe data is fully corrected for detector effects and compared to theoretical predictions calculated at next-to-leading order including non-perturbative effects.rnThe theoretical predictions are found to agree with data within the experimental and theoretic uncertainties.rnrnThe ratio of cross sections for R=0.4 and R=0.6 is measured, exploiting the significant correlations of the systematic uncertainties, and is compared to recently developed theoretical predictions.rnThe underlying event can be characterized by the amount of transverse momentum per unit rapidity and azimuth, called rhoue.rnUsing analytical approaches to the calculation of non-perturbative corrections to jets, rhoue at the LHC is estimated using the ratio measurement.rnA feasibility study of a combined measurement of rhoue and the average strong coupling in the non-perturbative regime alpha_0 is presented and proposals for future jet measurements at the LHC are made.

Der dominierende Prozess in harten Proton-Proton-Kollisionen ist die Produktion von hadronischen Jets.rnDiese Teilchenschauer werden durch farbgeladene Partonen erzeugt, die aus Ihrem Einschluss im Proton gestreut werden.rnBisherige Messungen des inklusiven Jet-Wirkungsquerschnitts haben wertvolle Informationen zur Bestimmung von Partondichteverteilungen geliefert und erlauben präzise Tests pertubativer QCD bei linebreak[4] höchsten Energien.rnrnDiese Dissertation dokumentiert eine Messung des inklusiven Jet-Wirkungsquerschnitts in Proton-Proton-Kollisionen mit dem ATLAS Detektor am LHC, bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV.rnJets werden mit dem anti-kt Algorithmus und den zwei Radien R=0.6 und R=0.4 rekonstruiert.rnDie Kalibration erfolgt mittels einer dedizierten, pT- und eta-abhängigen Kalibration.rnDie Wirkungsquerschnittsmessung erfolgt in dem Bereich 40 GeV < pT <= 1 TeV und |y| < 2.8 in vier Bins des Betrags der Rapidität.rnDie verwendeten Daten wurden im Sommer 2010 aufgenommen und entsprechen einer integrierten Luminosität von 3 pb^{-1}.rnDie Daten werden vollständig auf Detektoreffekte korrigiert und werden mit theoretischen Vorhersagen nächst zu führender Ordnung einschliesslich nicht-perturbativer Korrekturen verglichen.rnDie theoretischen Vorhersagen stimmen mit der Messung innerhalb der experimentellen und theoretischen Unsicherheiten überein.rnrnDas Verhältnis der Wirkungsquerschnitte für R=0.6 und R=0.4 wird ebenfalls gemessen und mit kürzlich entwickelten, theoretischen Vorhersagen verglichen.rnDieses Verhältnis profitiert von den signifikanten Korrelationen der systematischen Unsicherheiten.rnDie Wechselwirkung von sekundären Partonen aus den Proton-Resten lässt sich mit Hilfe des Transversalimpulses pro Rapidität und Azimuth, genannt rhoue, charakterisieren.rnMit Hilfe von analytischen, nicht-perturbativen Korrekturen für Jets erlaubt das Wirkungsquerschnitt-Verhältnis eine Bestimmung von rhoue am LHC.rnEine Machbarkeits-Studie einer kombinierten Messung von rhoue und der gemittelten starken Kopplung im nicht-perturbativen Regime alpha_0 wird gezeigt und weiterführende Jet-Messungen am LHC werden vorgeschlagen.