"SUSY Higgs-Boson-Suchen bei LEP und SUSY-Parametermessungen bei TESLA"

"SUSY Higgs Boson Searches at LEP and SUSY Parameter Measurements at TESLA"

Kurzfassung

Unter Verwendung der Daten des OPAL-Experiments am e⁺e^- Beschleuniger LEP bei Schwerpunktsenergien von bis zu 209 GeV wird die Suche nach Higgs-Bosonen im Minimal Supersymmetrischen Standardmodell (MSSM) im Paarproduktionsprozess vorgestellt. Die Resultate werden in CP-erhaltenden und CP-verletzenden MSSM-Szenarien interpretiert, wobei letztere erstmals experimentell untersucht werden. Neue MSSM-Szenarien, die den Rahmen für Higgs-Boson-Suchen an zukünftigen Beschleunigern vorgeben, sind mit eingeschlossen. Die Ergebnisse sind mit der Vorhersage des Standardmodells ohne Higgs-Boson konsistent. Für eine Reihe von MSSM-motivierten Ereignistopologien werden modellunabhängige Grenzen auf die Produktionswirkungsquerschnitte gesetzt. Im Rahmen repräsentativer MSSM "benchmark"-Szenarien werden Grenzen auf MSSM-Parameter hergeleitet. Im Rahmen des "m_h-max" MSSM-Szenarios, in dem alle Parameter so gewählt sind, dass sie für jeden Wert von tan β den maximalen Bereich von Higgs-Boson-Massen m_h liefern, sind folgende Bereiche mit einem Vertrauensniveau von 95% erlaubt: m_h > 84.5 GeV und m_A > 85.0 GeV. Für eine Masse des Top-Quarks von 174.3 GeV lässt sich dies in einen ausgeschlossenen Bereich von 0.7 < tan β < 1.9 des Parameters tan β übersetzen. Für eine Top-Quark-Masse von 179.3 GeV schrumpft dieser ausgeschlossene Bereich auf 1.0 < tan β < 1.3. Im Rahmen des CP-verletzenden MSSM-Szenarios CPX, in dem die Effekte der CP-Mischung im Higgs-Sektor maximiert werden, ist der Bereich tan β < 2.8 ausgeschlossen. Es kann aber keine allgemeine Grenze auf die Masse des leichtesten Higgs-Bosons gesetzt werden.

Unter der Voraussetzung, dass Supersymmetrie (SUSY) in der Natur realisiert ist, wird der zukünftige Linearbeschleuniger hoechstwahrscheinlich eine grosse Menge an präzisen Messdaten von SUSY-Prozessen liefern koennen. Auf Basis der Parameter der Niederenergie-SUSY-Lagrangedichte, die aus den Messdaten extrahiert werden kann, sollte es moeglich sein, die Mechanismen der SUSY-Brechung zu untersuchen. Das Programm Fittino wurde entwickelt, um die Parameter der SUSY-Lagrangefunktion zu bestimmen. Es verwendet eine iterative Fitmethode, um unter Verwendung präziser Vorhersagen mit allen verfügbaren Schleifenkorrekturen direkt von den Observablen auf die Parameter zu schliessen. Als Resultat der Prozedur werden die an die Observablen angepassten Parameter inklusive ihrer Korrelationen ausgegeben. Die Berechnung von Pull-Verteilungen erlaubt die unabhängige Überprüfung der Resultate der Anpassung. Diese Methode wird verwendet, um eine generelle Bestimmung der MSSM-Parameter im SPS1a-Szenario durchzuführen. Die Resultate unterstreichen die Wichtigkeit, sowohl ein breites Teilchenspektrum von SUSY-Teilchen untersuchen zu koennen (wie etwa am zukünftigen Linearbeschleuniger und am LHC zusammen), als auch sehr präzise Informationen über Teile des SUSY-Teilchenspektrums aus den Daten des zukünftigen Linearbeschleunigers zu erhalten.

Titel

Kurzfassung

Summary

Using data collected with the OPAL detector at LEP at e⁺e^- centre-of-mass energies up to 209 GeV, the search for Higgs bosons in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) in the pair production channel is investigated and the results are interpreted in CP-conserving and, for the first time experimentally, CP-violating scenarios. New scenarios are also included, which aim to set the stage for Higgs searches at future colliders. The data are consistent with the prediction of the Standard Model with no Higgs boson produced. Model-independent limits are derived for the cross-sections of a number of event topologies motivated by predictions of the MSSM. Limits on Higgs boson masses and other MSSM parameters are obtained for a number of representative MSSM benchmark scenarios. For example, in the CP-conserving scenario "m_h-max" where the MSSM parameters are adjusted to predict the largest range of values for m_h at each tan β, Higgs boson mass limits of m_h > 84.5 GeV and m_A > 85.0 GeV are obtained at the 95% confidence level. For a top quark mass of 174.3 GeV, this translates into an excluded domain in tan β of 0.7 < tan β < 1.9, which is decreased to 1.0 < tan β < 1.3 for a top quark mass of 179.3 GeV. For the CP-violating benchmark scenario CPX which, by construction, enhances the CP-violating effects in the Higgs sector, the domain tan β < 2.8 is excluded but no universal limit can be set on the Higgs boson masses.

Provided that Supersymmetry (SUSY) is realized, the future Linear Collider will most likely provide a wealth of precise data from SUSY processes. An important task will be to extract the Lagrangian parameters. On this basis it will be possible to uncover the underlying symmetry breaking mechanism from the measured observables. In order to determine the SUSY parameters, the program Fittino has been developed. It uses an iterative fitting technique to determine the SUSY parameters directly from the observables, using all available loop-corrections to masses and couplings. As fit result, a set of parameters including the full error matrix and two-dimensional uncertainty contours are obtained. Pull distributions can automatically be created and allow an independent cross-check of the fit results and possible systematic shifts in the parameter determination. This method is used successfully in first general MSSM fits for the SPS1a scenario. The results underline the importance of having both access to a large part of the supersymmetric particle spectrum (as provided by the Linear Collider and the Large Hadron Collider LHC together) and -- at least partly -- very precise measurements of SUSY observables (as obtained at a future Linear Collider).