Kurzfassung
Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik stimmt bisher sehr gut mit den meisten gemessenen Daten überein. Es hat jedoch mehrere Unzulänglichkeiten, welche die Existenz neuer Physik an der TeV Skala implizieren. Der erste große Schritt nach einer Entdeckung neuer Teilchen ist die Bestimmung ihrer spezifischen Eigenschaften, allen voran Masse und Spin. Die Ereignistopologien von Signalen neuer Physik mit erhaltener Parität, begründet durch Präzisionsmessungen und die Existenz Dunkler Materie, benötigen ausgefeilte Messmethoden, welche in den letzten Jahren entwickelt wurden. Allerdings basieren diese Techniken oft auf vereinfachenden Annahmen, die nicht notwendigerweise erfüllt sein müssen. In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss von kombinatorischen und off-shell Effekten auf Zerfallskaskaden neuer Physik in drei unterschiedlichen Zusammenhängen untersucht. Ein genaues Verständnis dieser Effekte ist essentiell für die Modellparameterbestimmung von Signaturen neuer Physik am LHC. Zunächst werden die Effekte von off-shell Beiträgen eines breiten Gluinos auf Massen- und Spin-Messungen als Musterbeispiel für die Wichtigkeit von off-shell Effekten analsyiert. Ein phänomenologischer Scan des Breite-zu-Masse Verhältnisses des Gluinos ergibt eine starke Verschmierung von invarianten Massenverteilungen und als Konsequenz dessen drastisch verschobene Endpunktpositionen. Spinbestimmungen sind andererseits kaum betroffen und eine Modellunterscheidung zwischen den zwei Paradebeispielen SUSY und UED ist nicht in Gefahr. Im zweiten Teil wird die Möglichkeit der Gluino Dijet Endpunktmessung in drei inklusiven Szenarien am LHC abgeschätzt um den Einfluss von kombinatorischen und supersymmetrischen Untergründen zu untersuchen. Eine Methode zur Trennung des Signals in zwei Hauptbestandteile wird entwickelt und die dazugehörigen Endpunkte werden mit großer Genauigkeit bestimmt. Aus diesem Grund benutzen wir existierende kinematische Variablen und führen neue ein, um die Nachteile der vorhergehenden zu überwinden. Der letzte Teil handelt von falscher Kombinatorik, wenn verzerrte Massenkanten von zusätzlichen Teilchen mit ungewöhnlichen Quantenzahlen, anstelle von falschen Zuordnungen von Zerfallskonstellationen, herrühren.Die Beiträge exotischer Fermionen in normalen SUSY Kaskaden werden untersucht, ihr Einfluss auf betroffene invariante Massenvariablen wird herausgestellt und es wird diskutiert, wie ihre Präsenz von gewöhnlichen SUSY Signalen unterschieden werden kann.
Up to now, the Standard Model of elementary particle physics is in very good agreement with most data. However, it has various shortcomings which motivate the presence of new physics at the TeV scale. The first major step following a poten- tial discovery of new particles at the Large Hadron Collider (LHC) is the determina- tion of their intrinsic properties, foremost masses and spins. Event topologies of new physics signals with a conserved parity motivated by precision data and the dark mat- ter paradigm require for sophisticated measurement procedures, which have been developed in recent years. These techniques often rely on simplifying assumptions, albeit they need not necessarily be fulfilled. In this thesis we investigate the impact of combinatorial and off-shell effects on new physics cascades in three different contexts. A detailed understanding of these effects is essential for the topic of model parameter determination of new physics signatures at the LHC. First, we study the non-resonant contributions of a broad gluino on mass and spin measurements as a prime example for the importance of off-shell effects. A phenomenological scan over the gluino’s width-to-mass ratio yields a severe smearing of invariant mass distributions and as a consequence thereof drastically shifted endpoint positions. Spin determinations, on the other hand, are barely affected and a model discrimination of the two prime candidates SUSY and UED is not at risk. In the second part, we assess the feasibility of the gluino dijet endpoint measurement in three fully inclusive scenarios at the LHC to investigate the impact of combinatorial and SUSY backgrounds on its precise determination. We develop a method to disentangle two major signal contributions and extract their associated edges with good accuracy. For this we use existent kinematic variables and propose new ones to overcome the former’s deficiencies. The last part governs the issue of so-called ‘fake combinatorics’, where distorted mass edges originate from additional particles with non-standard quantum numbers instead of false assignments of decay configurations. We study the contributions of exotic fermions within standard SUSY cascades, highlight their impact on affected invariant mass variables and discuss how their presence may be distinguished from ordinary, plain SUSY signals.