Kurzfassung In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit komplement¨aren Methoden, um supersymmetrische (SUSY) Modelle unter Benutzung von verschiedenen experimentellen Ergebnissen zu testen und den SUSY-Parameterraum einzugrenzen. In der direkten Suche nach SUSY-Teilchen konnte bisher noch kein Signal nachgewiesen werden. Dies führt zu Grenzen an den SUSY-Parameterraum. Durch genaue Messungen der Eigenschaften des Higgs Bosons, das am LHC entdeckt wurde, sowie durch die Messung der Masse des W Bosons (MW) können weitere Eingrenzungen des Parameterraums bestimmt werden, die die Grenzen von direkten Suchen sinnvoll ergänzen. Diese Arbeit ist in drei Teile gegliedert: Im ersten Teil wird die nach derzeitigem Stand genauste Vorhersage für MW im Minimalen Supersymmetrischen Standardmodell (MSSM) mit komplexen Parametern sowie im Nichtminimalen Supersymmetrischen Standardmodell (NMSSM) gegeben. Die Vorhersage beinhaltet das vollständige Ein-Schleifen-Ergebnis und alle relevanten Standardmodell (SM)- und SUSY-artigen Korrekturen höherer Ordnung, die bisher bekannt sind. Anhand eines Scans über den MSSM-Parameterraum, bei dem die experimentellen Einschränkungen insbesondere durch das Higgs-Signal berücksichtigt werden, zeigen wir, dass die aktuellen Messwerte von MW und der Top-Masse auf einen nicht verschwindenden SUSY Beitrag hindeuten. Anschließend werden die verschiedenen SUSY-Beiträge im Detail analysiert und die Unterschiede zwischen den MW Vorhersagen im MSSM und im NMSSM diskutiert. Im zweiten Teil der Arbeit diskutieren wir unterschiedliche Interpretationen des Higgs-Signals in SUSY-Modellen. Die Eigenschaften des entdeckten Teilchens sind bisher mit den Vorhersagen des SM Higgs kompatibel, lassen jedoch auch weitere Interpretationen zu. So zeigen Scans über die relevanten Regionen der MSSM und NMSSM-Parameteräume für den Zerfall eines Higgs Bosons mit einer Masse von 126 GeV in zwei Photonen, dass ein solches Signal in beiden Modellen sowohl als das leichteste als auch das zweitleichteste CP-gerade Higgs interpretiert werden kann. Wir analysieren mögliche Mechanismen, die zu einer Erhöhung der Zerfallsrate in zwei Photonen im MSSM und im NMSSM führen. Wir untersuchen weiterhin, wie gut das MSSM die experimentellen Daten von Messungen der Higgs-Zerfallsraten, der Higgs-Masse und niederenergetischen Präzisionsobservablen beschreibt. Hierbei nehmen wir an, dass es sich bei dem Higgs-Signal entweder um das leichte oder um das schwere CP-gerade MSSM Higgs handelt. Es wird deutlich, dass das MSSM eine gute Beschreibung dieser Daten liefert. Die Qualität der Beschreibung ist mit der des SM vergleichbar. Im dritten Teil der Arbeit beschreiben wir das Programm Fastlim zur Berechnung von Grenzen an SUSY-Modelle, die sich aus direkten SUSY-Suchen am LHC ergeben. Die experimentellen Ergebnisse aus der direkten Suche nach SUSY-Teilchen werden typischerweise als Parameter-Grenzen in sehr vereinfachten Versionen der SUSY-Modelle (“Simplified Models”) präsentiert. Mit Fastlim kann der Einfluss der experimentellen Ergebnisse auf realistischere SUSY-Modelle analysiert werden, ohne dass dazu Monte-Carlo Simulationen notwendig sind. Hierfür verwendet Fastlim zuvor berechnete und tabellierte Werte für die experimentellen Effizienzen und die Wirkungsquerschnitte für die “Simplified Models”.
We present various complementary possibilities to exploit experimental
measurements in order to test and constrain supersymmetric (SUSY)
models. Direct searches for SUSY particles have not resulted in any
signal so far, and limits on the SUSY parameter space have been set.
Measurements of the properties of the observed Higgs boson at ∼
126 GeV as well as of the W boson mass (MW) can provide valuable
indirect constraints, supplementing
the ones from direct searches. This thesis is divided into three major
parts: In the first part we present the currently most precise
prediction for MW in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM)
with complex parameters and in the Next-to-Minimal Supersymmetric
Standard Model (NMSSM). The evaluation includes the full one-loop
result and all relevant higher order corrections of Standard Model (SM)
and SUSY type. We perform a detailed scan over the MSSM parameter
space, taking into account the latest experimental results, including
the observation of a Higgs signal. We find that the current
measurements for MW and the top quark mass (mt) slightly favour a
non-zero SUSY contribution. The impact of different SUSY sectors on the
prediction
of MW as well as the size of the higher-order SUSY corrections are
analysed both in the MSSM and the NMSSM. We investigate the genuine
NMSSM contribution from the extended Higgs and neutralino sectors and
highlight differences between the MW predictions in the two SUSY
models. In the second part of the thesis we discuss possible
interpretations of the observed Higgs signal in SUSY models. The
properties of the observed Higgs boson are compatible with the SM so
far, but many other interpretations are also possible. Performing scans
over the relevant parts of the MSSM and the NMSSM parameter spaces and
applying relevant constraints from Higgs searches, flavour physics and
electroweak measurements, we find that a Higgs boson at ∼ 126
GeV, which decays into two photons, can in principle be interpreted as
the lightest or the second lightest CP-even Higgs in both models. We
discuss mechanisms to enhance the two photon rate in the MSSM and the
NMSSM. Within the framework of the MSSM, we fit the various Higgs decay
rates as measured by the Large Hadron Collider (LHC) and the Tevatron
experiments, including also low-energy observables, under the
hypothesis that either the light or the heavy CP-even Higgs boson
corresponds the observed signal. We find an overall good quality of the
fits. For the interpretation of the observed Higgs as the light CP-even
Higgs the fit quality in the MSSM is slightly better than in the SM. In
the third part of this thesis we present a tool, called Fastlim, to
calculate conservative limits on SUSY models from direct SUSY searches
at the LHC. Experimentalists present their results from direct SUSY
searches in simplified scenarios of more general models. The impact of
their results on many other SUSY scenarios has not been investigated,
so that the impact of the existing search limits on realistic SUSY
scenarios is difficult to assess. Using Fastlim the results can be
reinterpreted in other (less restricted) models without performing any
Monte-Carlo event generation. The program reconstructs the visible
cross section from pre-calculated efficiency and cross section tables
for simplified event topologies. As an application of our tool we study
the constraints from direct LHC searches on the parameter space of
“natural” SUSY models.