Ulla Gebbert, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2012 :

"Photonen, fehlende transversale Energie und die Suche nach Supersymmetrie am LHC"


"Photons, Missing Energy and the Quest for Supersymmetry at the LHC"



Schlagwörter: CMS, missing-energy, supersymmetry, photon
PACS : 14.80.Ly; 12.60.Jv; 07.20.Fw
Volltext

Summary

Kurzfassung

Diese Arbeit zeigt eine Suche nach supersymmetrischen Endzuständen mit mindestens einem Photon, Jets und fehlender transversaler Energie. Endzustände mit Photonen werden in supersymmetrischen Modellen mit eich-induzierter Brechung (GMSB) vorhergesagt. Hierbei ist das leichteste supersymmetrische Teilchen das Gravitino, welches keine Energie im Detektor hinterlässt und so zu fehlender transversaler Energie im Ereignis führt.

Die fehlende transversale Energie berechnet sich aus allen gemessenen Energiedepositionen der verschiedenen Detektorkomponenten. Aufgrund des nicht linearen Ansprechverhaltens des hadronischen Kalorimeters müssen zusätzlich Korrekturen angewandt werden, um ein Maß für die tatsächlich fehlende transversale Energie zu erhalten. Hier wird eine datengetriebene Methode vorgestellt, mit der Korrekturen für die nicht in Jets zusammengefassten Energiedepositionen aus Z→ee-Daten berechnet werden können. Die in ca. 36 pb-1 7 TeV Daten gemessene Korrektur wird vorgestellt und die resultierende fehlende transversale Energie in verschiedenen Ereignistopologien diskutiert.

Die Suche nach Supersymmetrie wurde mit 4.32 fb-1 Proton-Proton-Kollisionen durchgeführt, die 2011 mit dem CMS-Detektor am LHC aufgezeichnet wurden. Die gemessene Verteilung der fehlenden transversalen Energie wird mit der im Standard-Modell vorhergesagten Verteilung verglichen. Hierzu werden die erwarteten Hauptuntergründe mit datengetriebenen Methoden vorhergesagt. Die Messung zeigt keine signifikante Abweichung von der Standard-Modell-Erwartung. Die Ergebnisse werden im Rahmen der eich-induzierten Brechungsmodelle interpretiert und Ausschlußgrenzen mit einer statistischen Sicherheit von 95 % berechnet.

Titel

Kurzfassung

Summary

In this thesis a search for supersymmetry in events with at least one photon, jets and missing transverse energy in an integrated luminosity of 4.32 fb-1 of pp collisions at sqrt(s) =7 TeV is presented. The data is recorded by the CMS detector in 2011. Final states with photons are expected in models with gauge mediated supersymmetry breaking, where the lightest supersymmetric particle is the gravitino. The gravitino leaves the detector without energy deposition and thus leads to missing transverse momentum in the event.

Missing transverse momentum is crucial to distinguish the signal from the Standard Model events and is reconstructed from all energy deposits in the detector. Due to the non-linearity of the response in the calorimeter, additional corrections are required. In this thesis, a data driven technique to determine the correction for unclustered energy deposits, using the transverse momentum balance between a Z boson and the hadronic recoil, is presented.

For the search for supersymmetry the missing transverse energy distribution measured in data is compared to the expected Standard Model distribution. For this purpose the main Standard Model background processes from QCD multi- and photon-jet or electro-weak processes are modelled using data events. No excess over the Standard Model expectation is observed. Exclusion limits at the 95 % CL are set and interpreted in the GMSB parameter space.