Hannes Schettler, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2013 :

"Die Event-Mixing-Technik zur Modellierung des tt-Untergrundes in einer Suche nach Supersymmetrie im Zwei-Leptonen-Kanal"


"The Event-Mixing Technique for Modeling the tt Background in a Search for Supersymmetry in the Di-Lepton Channel"



Schlagwörter: Supersymmetry, Physics Beyond the Standard Model, Di-leptons, Top quark, CMS, LHC
PACS : 12.60.Jv, 14.65.Ha, 29.85.-c
Volltext

Summary

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird eine Suche nach Supersymmetrie im Zwei-Leptonen-Kanal mit gegensätzlichen Vorzeichen und gleichem Flavor vorgestellt. Daten, aufgezeichnet vom CMS-Detektor am LHC-Beschleuniger, entspechend einer integrierten Luminosität von 12.2 fb-1 bei einer Schwerpunktsenergie von 8 TeV, werden analysiert. Ereignisse mit mindestens zwei Myonen oder zwei Elektronen gegensätzlicher Ladung, einer signifikanten Imbalance des transversalen Impulses und mindestens ein oder mindestens zwei Jets werden selektiert. Von supersymmetrischen Teilchenzerfällen wird erwartet, dass sie eine kantenförmige Struktur im zwei-Leptonen-Massenspektrum bilden. Der Hauptuntergrund an Standard-Modell-Prozessen ist tt-Paarproduktion. Dieser Untergrund wird Daten getrieben abgeschätzt mithilfe der Event-Mixing-Technik. Da Event-Mixing erstmalig zur Abschätzung von tt-Ereignissen benutzt wird, wird die Methode detailiert validiert.

In den analysierten Daten wird keine signifikante Abweichung zur Event-Mixing-Vorhersage beobachtet. Sowohl in einem Zählexperiment als auch in einem Fit der Form der Verteilung sind die Daten in Übereinstimmung mit den Erwartungen des Standard-Modells. Daher werden Ausschlussgrenzen auf die Anzahl der Ereignisse errechnet, die eine Kante im Zwei-Leptonen-Massenspektrum bilden. Zusätzlich werden die Ergebnisse innerhalb eines "simplified model spectrum" interpretiert, das von direkter Gaugino-Produktion und einer Zerfallskette wie $\tilde{\chi}^0_{2}\rightarrow\tilde{\ell}^\pm\ell^\mp\rightarrow\tilde{\chi}^0_{1}\ell^{+}\ell^{-}$ausgeht. Die Ausschlussgrenzen werden auf die Massen der supersymmetrischen Teilchen gesetzt.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis a search for Supersymmetry in the opposite-sign same-flavor di-lepton channel is presented. Data recorded by the CMS detector at the LHC accelerator corresponding to an integrated luminosity of 12.2 fb-1 at a center-of-mass energy of 8 TeV is analyzed. Events with at least two muons or two electrons with opposite charge, a significant transverse momentum imbalance, and at least one or at least two jets are selected. Supersymmetric particle decays are expected to form an edge-like structure in the di-lepton mass spectrum. The main background from Standard-Model processes is tt pair production. This background is estimated in a data-driven way using the event-mixing technique. Since event mixing is novel to estimate tt events, the method is validated in detail.

In the analyzed data no significant excess w.r.t. the event-mixing prediction is observed. In a counting experiment as well as in a fit of the shape of the distribution the data is in agreement with the expectations from the Standard Model. Hence, exclusion limits are calculated in terms of number of events forming an edge in the di-lepton mass spectrum. Additionally, the results are interpreted within a simplified model spectrum, assuming direct gaugino production and a decay chain like $\tilde{\chi}^0_{2}\rightarrow\tilde{\ell}^\pm\ell^\mp\rightarrow\tilde{\chi}^0_{1}\ell^{+}\ell^{-}.$ Limits are set on the masses of the supersymmetric particles.