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Hamburg, Carl von Ossietzky

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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:gbv:18-91270
URL: http://ediss.sub.uni-hamburg.de/volltexte/2018/9127/


Search for Supersymmetric Particles from VBF-like processes with two Tau-Leptons with same sign charges at CMS

Marconi, Daniele

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Basisklassifikation: 33.46 , 33.50
Institut: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Sander, Christian (Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.03.2018
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 17.05.2018
Kurzfassung auf Englisch: Despite the Standard Model's success in describing subnuclear phenomena over the last decades, it is not a complete theory of particle physics. Many theories have been formulated in order to address the issues of this model. Among them, Supersymmetry has the potential to link gravity with the other fundamental forces of nature by proposing a relationship between two basic classes of elementary particles: bosons and fermions. Under Supersymmetry, each particle from one group has an associated particle in the other, called its superpartner, the spin of which differs by a half-integer. These superpartners would be new and undiscovered particles.

This thesis presents one of the first searches for supersymmetry in the vector-boson fusion topology. The search targets final states with at least two hadronically decaying tau leptons, large missing transverse momentum, and two jets with a large separation in pseudo-rapidity. The data sample corresponds to an integrated luminosity of 19.7 fb^(-1) of proton-proton collisions at a center-of-mass energy of 8 TeV collected with the CMS detector at the CERN LHC. The observed di-jet invariant mass spectrum is found to be consistent with the expected standard model prediction. Upper limits are set on the cross sections for chargino and neutralino production with two associated jets, assuming the supersymmetric partner of the tau lepton to be the lightest slepton and the lightest slepton to be lighter than the charginos.

The second part of this thesis gives an outlook into the possible analysis strategies for the second phase of data taking. A sensitivity study is performed using 13 TeV simulated data and an integrated luminosity of 85 fb^(-1) with the aim of establishing the most optimal and realistic event selection.
Kurzfassung auf Deutsch: Trotz des großen Erfolgs des Standardmodells bei der Beschreibung subatomare Phänomene ist es keine vollstnädige Theorie der Teilchenphysik. Viele neue Theorien wurden formuliert mit dem Ziel, Lösungsansätze für dessen Mängel zu bieten.
Eine dieser neuen Theorien, Supersymmetrie, hat das Potential eine Verbindung zwischen der Gravitation und den anderen fundamentalen Kräften der Natur herzustellen, indem ein Zusammenhang zwischen zwei Arten von Elementarteilchen, Fermionen und Bosonen, eingeführt wird. Dieser Zusammenhang besteht darin, dass jedes Teilchen aus der einen Gruppe mit einem sogenannten Superpartner aus der anderen Gruppe assoziiert ist, dessen Spin sich um eine Halbzahl unterscheiden.

Diese Arbeit beschreibt eine der ersten Suchen nach Supersymmetrie, die im Kanal mit Vektor-Boson-Fusion durchgeführt wurde. Die Suche zielt auf Endzustände ab, bei denen mindestens zwei hadronisch zerfallenden Tau-Leptonen, hoher fehlender Transversalimpuls und zwei Jets mit großem räumlichen Abstand bzgl. der Pseudo-Rapidität vorhanden sind. Der verwendete Datensatz entspricht einer integrieren Luminosität von 19.7 fb^(-1), der bei Proton-Proton-Kollisionen mit einer Schwerpunktsenergien von 8 TeV am CMS-Detektors am LHC gesammelt wurde. Die beobachtete Verteilung der Di-Jet-Masse ist konsistent mit der erwarteten Vorhersage durch das Standardmodell. Folglich wurden Ausschlussgrenzen auf den Wirkungsquerschnitt der Chargino- und Neutralino-Produktion in Assoziation mit Jets gesetzt, unter der Vorraussetzung, dass der supersymmetrische Partner des Tau-Leptons das leichteste Slepton ist und dieses wiederum leichter als die Charginos ist.

Der zweite Teil dieser Arbei gibt einen Ausblick in die möglichen Analysestrategien für eine zweite Phase in der Datennahme bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV. Basierend auf einem simulierten Datensatz von 85 fb^(-1) wurde eine Sensitivitätsstudie durchgeführt, die das Ziel hat eine optimale und realistische Selektion von Ereignissen zu studieren.

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