Data‐driven background modelling and trigger algorithms for compressed supersymmetry searches with the CMS experiment at the LHC
| العنوان: | Data‐driven background modelling and trigger algorithms for compressed supersymmetry searches with the CMS experiment at the LHC |
|---|---|
| المؤلفون: | Zarucki, Mateusz |
| سنة النشر: | 2023 |
| مصطلحات موضوعية: | Large Hadron Collider, HEPHY Vienna, CERN, Supersymmetry, Detectors and Experimental Techniques, Particle Physics, Collider Experiment |
| الوصف: | Die Supersymmetrie (SUSY) ist eine gut motivierte Theorie, die Lösungen für zentrale Probleme und offene Fragen des Standardmodells (SM) der Teilchenphysik bietet. Da jedoch bisher keine exotischen Teilchen am Großen Hadronen‐Speicherring (LHC) entdeckt wurden, steht sie unter erheblichem Druck. Nichtsdestotrotz bleiben einige Bereiche des Parameterraums weniger erforscht, was eher auf hohe experimentelle Herausforderungen zurückzuführen ist als auf einen Mangel an theoretischer Motivation. SUSY‐Szenarien mit einem komprimierten (compressed) Massenspektrum, bei denen der Massenunterschied zwischen den erzeugten Superpartnern und dem leichtesten supersymmetrischen Teilchen (LSP) relativ klein ist, und daher nur wenig detektierbare Energie bietet, sind sehr gut durch Natürlichkeitsüberlegungen und Beschränkungen der gemessenen Dichte der dunklen Materie motiviert.In dieser Arbeit wird eine Suche nach compressed SUSY vorgestellt, die sich auf Modelle mit Top‐Squark (Stop) Paarproduktion im Einzelleptonkanal konzentriert. In diesem Modell ha‐ ben die Zerfallsprodukte nur einen geringen Impuls. Eine solche Suche wird allerdings durch einen Boost der SUSY Teilchen mittels eines abgestrahlten Jets im Anfangszustand (ISR) ermöglicht. Die Analyseergebnisse basieren auf Kollisionsdaten aus dem Jahr 2016 des LHC Run 2, die mit dem Compact Muon Solenoid (CMS) Detektor bei √s = 13 TeV aufgenommen wurden. Die Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 35.9 fb−1. Mehrere Methoden zur Abschätzung der Hintergrundprozesse basierend auf Monte Carlo (MC) Simulationen und experimentellen Daten werden implementiert. Spezielle Studien zur Verbesserung der Identifikation von niederimpulsigen Elektronen sowie der Modellierung der Signale werden durchgeführt.Nach Abschluss der Analyse mit Daten aus dem Jahr 2016 liegt ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit auf der Verbesserung der Triggerstrategie, um die Signalakzeptanz auch auf weniger zugängliche komprimierte electroweakinos (EWKinos) auszuweiten. Es wurden spezielle Trigger‐Algorithmen entwickelt, die die typische ISR‐geboostete Signatur ausnutzen, um niedrigere Schwellenwerte für fehlenden Impuls zu erreichen. Die Algorithmen wurden im Jahr 2018 in Run 2 online eingesetzt und sammeln derzeit Daten im laufenden Run 3. Es wird eine Strategie für die Einbeziehung des neuen Triggers in die Analyse vorgestellt und der potenzielle erwartete Gewinn an Sensitivität bewertet. Mögliche zukünftige Verbesserungen werden eben‐ falls erörtert, einschließlich aktuelle Entwicklungen, wie maschinelles Lernen (ML) oder die Identifizierung von langlebigen Teilchen (LLP) mit versetztem Zerfallsvertex, um die Suchmöglichkeiten in bisher unerforschte Richtungen zu erweitern. Supersymmetry (SUSY) is a highly motivated theory that can provide solutions to central issues and open questions of the standard model (SM) of particle physics. However, the absence of discoveries of exotic particles at the Large Hadron Collider (LHC) puts it under significant pressure. Nonetheless, some corners of the parameter space remain less explored, owing more to their experimental difficulty rather than a lack of theoretical motivation. SUSY scenarios with a compressed mass spectrum, where the mass difference between the produced superpartners and the lightest supersymmetric particle (LSP) is relatively small, offering little detectable energy, are very well motivated by naturalness considerations and dark matter relic constraints.A compressed SUSY search focusing on models with top squark (stop) pair‐production in the single‐lepton channel is presented. Due to the limited available energy and resulting low momentum decay products, such a search is made viable by requiring a boost from an initial‐state radiation (ISR) jet. The analysis results are based on collision data from year 2016 of LHC Run 2, recorded with the Compact Muon Solenoid (CMS) detector at √s = 13 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 35.9 fb−1. Several data‐driven background modelling methods are implemented for the estimation of sub‐leading nonprompt lepton backgrounds, using Monte Carlo (MC) simulation together with normalisation to data. Dedicated studies are con‐ ducted for the identification of low momentum electrons as well as improvements in signal modelling.Based on the completion of the analysis with 2016 data, another focus of the thesis are improvements of the trigger strategy to extend the acceptance of the signal, also towards less‐accessible compressed electroweakino (EWKino) models. Dedicated trigger algorithms are developed, exploiting the typical ISR‐boosted signature, in order to achieve lower missing momentum thresholds. The algorithms were used online during year 2018 of LHC Run 2 and are currently collecting data during the ongoing LHC Run 3. A strategy for incorporating the new trigger in the analysis is presented, evaluating the potential expected gains in sensitivity. Possible future improvements in expanding the search capabilities in previously unexplored directions, including re‐ cent developments, such as machine learning (ML) or the identification of displaced signatures from long‐lived particles (LLP), are also discussed. |
| اللغة: | English |
| URL الوصول: | https://explore.openaire.eu/search/publication?articleId=doi_dedup___::8c7de868ca7b7a7810119b5260546bf4 http://cds.cern.ch/record/2858008 |
| حقوق: | OPEN |
| رقم الأكسشن: | edsair.doi.dedup.....8c7de868ca7b7a7810119b5260546bf4 |
| قاعدة البيانات: | OpenAIRE |
| الوصف غير متاح. |