Non-perturbative Models for the Simulation of Hadronic Collisions at the LHC

Nicht-störungstheoretische Modelle sind ein wesentlicher Bestandteil der Simulation von hadronischen Hochenergie-Kollisionen. In dieser Arbeit untersuchen, implementieren und verbessern wir mehrere nicht-störungstheoretische Modelle des Monte-Carlo-Ereignisgenerators Herwig 7. Wir entwickeln zunächst ein neues Modell für die Farbwiederverbindung, welches die Bildung von baryonischen Clustern ermöglicht und die Beschreibung von Daten mit minimalen Detektionskriterien, insbesondere in Regionen hoher Teilchenvielzahl und in Bezug auf die beobachtbare Teilchenart verbessert. ... mehrAnschließend untersuchen wir die Struktur der Farbwiederverbindung unter störungstheoretischen Gesichtspunkten indem wir den Austausch weicher Gluonen studieren. Wir entwickeln ein Monte-Carlo Programm, welches uns erlaubt die Farbstruktur von Systemen, die aus bis zu fünf Clustern bestehen, zu entwickeln und die resultierenden Farbstrukturen numerisch zu untersuchen. Als nächstes studieren wir den Produktionsmechanismus seltsamer Quarks des Hadronisierungsmodells von Herwig 7. Um den Prozess dynamischer und kollektiver zu gestalten, führen wir an verschiedenen Stellen der Hadronisierung einen neuartigen Mechanismus für die Produktion seltsamer Quarks ein, der von der unmittelbaren Umgebung abhängig ist. Abschließend verbessern wir das Mehrteilcheninteraktionsmodell von Herwig 7. Wir bestimmen die freien Parameter des Modells anhand verfügbarer Daten aus Messungen mit minimalen Detektionskriterien und Messungen der hintergrundartigen Ereignisse, welche eine Massenschwerpunktsenergie von 200 GeV bis 13 TeV umfassen und stellen fest, dass es uns möglich ist alle betrachteten Observablen mit nur einem Satz von Parametern zu beschreiben.

Non-perturbative models are an essential part in the simulation of high-energy hadronic collisions. In this thesis we study, implement, and improve several non-perturbative models in the Monte Carlo event generator Herwig 7. We first develop a new model for colour reconnection which allows the formation of baryonic clusters and significantly improves the description of minimum bias data, particularly in the high-multiplicity region and with respect to flavour observables. Following this, we investigate the structure of colour reconnection from a perturbative point of view by considering soft gluon exchanges. ... mehrWe develop a Monte Carlo program, which allows us to evolve the colour structure of systems consisting of up to five clusters and study the resulting colour structures numerically. Next, we investigate the production mechanism of strange quarks in the hadronization model of Herwig 7. We introduce a novel mechanism for strange quark production at different stages of hadronization which depends on the immediate environment to make the process more dynamic and collective. Finally, we improve the multiple parton interaction model of Herwig 7. We tune the resulting model to minimum bias and underlying event data covering a centre-of-mass energy from 200 GeV to 13 TeV and find that we are able to describe all considered observables with one set of parameters.