"Suche nach Gravitinos in R-Paritäts-verletzender Supersymmetrie bei HERA"

"Search for Gravitinos in R-Parity violating Supersymmetry at HERA"

Kurzfassung

Diese Arbeit präsentiert die Suche nach Gravitinos in R-Paritäts-verletzender Supersymmetrie mit dem ZEUS Detektor am Teilchenbeschleuniger HERA. Die untersuchten Daten, mit einer integrierten Luminosität von 300  pb^-1 , bestehen aus Elektron-Proton Streureaktionen bei Schwerpunktsenergien von 300 GeV und 318 GeV, aufgenommen in den Jahren 1996 bis 2005.

Gravitinos werden erwartet in Modellen der Übertragung der Supersymmetriebrechung durch Eichwechselwirkung (GMSB Modell), in denen das Gravitino das leichteste supersymmetrische Teilchen ist. Bei HERA können Gravitinos aus Zerfällen von Neutralinos ( tilde{χ}⁰→ γ tilde{G}) entstehen, die durch t-Kanal Austauch von Sleptonen (eq → q' tilde{χ}), mittels einer R-Paritäts verletzenden (R_P ) Yukawa Kopplung λ'_ijk , erzeugt werden. Es wurde angenommen, dass nur eine der vier Kopplungen λ'₁₁₁ , λ'₁₂₁ , λ'₁₁₂ oder λ'₁₁₃ eine Stärke ungleich Null hat. Um den untersuchten GMSB Parameterraum zu erweitern, wurden auch die beiden R-Paritäts verletzenden Zerfallskanäle ( tilde{χ}→ e^±qq und tilde{χ}→νqq) untersucht. Zur Optimierung des Signal zu Untergrund Verhältnisses wurde eine dynamische Diskriminanten Methoden entwickelt.

Die Daten stimmen gut mit den Standardmodell Erwartungen überein, und kein Hinweis auf supersymmetrische Teilchen wurde gefunden. Ausschlussgrenzen für die Masse des linkshändigen Selektrons und des leichtesten Neutralinos wurden berechnet und ihre Variation im gesammten noch nicht ausgeschlossenen GMSB Parameterraum wurde untersucht. In einigen Parameterbereichen können Selektronmassen bis zu 360 GeV und Neutralinomassen bis zu 190 GeV mit 95% Sicherheit (95% CL.) ausgeschlossen werden. Ähnliche Grenzen gelten in grossen Bereichen des GMSB Parameterraumes.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis a search for gravitinos in RP-violating supersymmetry is presented using data recorded with the ZEUS detector in the years 1996 to 2005, corresponding to an integrated luminosity of 300 pb^-1. Collisions are recorded from e^-p and e⁺p scattering at center-of-mass energies of 300 GeV and 318 GeV, using unpolarised as well as polarised lepton beams.

Gravitinos are naturally expected in Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB) models where the gravitino is the lightest supersymmetric particle. At HERA gravitinos may result from the GMSB decay of neutralinos (tilde{χ}⁰ → γtilde{G}) produced in t-channel slepton exchange processes (eq→ q'tilde{χ}) via an R_P-violating (R_P) Yukawa coupling λ'_ijk. It was assumed that only one of the R_P couplings λ'₁₁₁, λ'₁₂₁, λ'₁₁₂ or λ'₁₁₃ is different from zero at a time. To extend the investigated GMSB parameter space, also the two dominant R_P-violating decay channels (tilde{χ}→ e^±qq and tilde{χ} → νqq) were taken into account. For the signal-to-background optimisation a dynamic discriminant method was developed.

The data was observed to be well described by the expected Standard Model processes and no evidence for the production of supersymmetric particles was found. Limits were calculated for the masses of the left-handed selectron and the lightest neutralino and the variation of these limits was investigated in the entire GMSB parameter space. For some parameter regions, selectron masses of up to 360 GeV and neutralino masses of up to 190 GeV can be excluded at 95 % CL. Similar mass limits were found to hold for large regions of GMSB parameter space.