Search for supersymmetry with the CMS detector at the LHC

Abstract

Mit dem Begin der Datennahme am LHC bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV, hat eine neue Ära in der Hochenergiephysik begonnen welche die Möglichkeit bietet die vielen theoretischen Modelle zu untersuchen Die beeindruckenden Kollisionsraten des LHC setzen hohe Ansprüche and die Datenselektion am CMS Experiment.<br />Der erste software-basierte Schritt dieser Selektion ist der High-Level-Trigger (HLT), der durch Rekonstruktion eine Ausgangsrate von cirka 400 Kollisionen pro Sekunde an die volle offline-Rekonstruktion übergibt. Eine Trigger-Strategie für Kollisionen mit einem isolierten Lepton, hoher hadronischer Aktivität und fehlender transversaler Energie wurde entwickelt und in das online-HLT "Menü" implementiert. Die Effizienzen der eingeführten Trigger wurden untersucht und eine Studie über die Möglichkeit eines cross-cleanings zwischen Elektronen und hadronischen Jets wurde durchgeführt.<br />Ein zentraler Aspekt der Diplomarbeit war eine Suche nach neuer Physik im Rahmen der supersymmetrischen Erweiterung des Standardmodells der Teilchenphysik in Kollisionen mit einem gut isololierten lepton (Elektron oder Muon), hoher hadronischer Aktivität und fehlender transversaler Energie. Dazu wurde eine ABCD Methode benutzt die eine Abschätzung des Standardmodell-Hintergrunds aus der Verteilung zweier unkorrlierter Variablen erlaubt. Der untersuchte Datensatz beinhaltet cirka 1 fb-1 an Kollisionen aus der 2011 Datennahme. Es wurde kein Hinweis auf neue Physik gefunden, sodass obere Grenzen auf die Produktionsquerschnitte in einem "constrained minimal supersymmetric standard model" berechnet wurden.<br />

With the beginning of physics operation at a center-of-mass energy of 7 TeV at the Large Hadron Collider (LHC), a new era in high energy physics has started, allowing for analyses to scrutinize the many (new) physics models on the market. The incredible performance of the LHC machine requires highly sophisticated data taking procedures which allow to break down the 10 9 collisions per second to a manageable amount of interesting collision data. The first online reconstruction step at the CMS experiment is the higher level trigger system (HLT) which generates a final output rate of around 400 collisions per second which are then passed over to computer farms for complete offline reconstruction.<br />The trigger strategy for the 2011 data taking period was developed for collisions with one lepton, hadronic activity and missing energy in the transverse plane. These triggers where deployed into the online HLT-menu and their efficiency was measured with respect to offline quantities. In addition, the possibility of an online (i.e. on the HLT level) cross cleaning between electrons and hadronic jets was studied, as such a cleaning would help to reduce precious rate at the HLT level.<br />A central piece of this thesis was to perform a search for new physics within the supersymmetric extension to the standard model of particle physics in events with one well-isolated lepton (electron or muon), high hadronic activity and missing energy in the transverse plane. An ABCD method es employed which uses the non-correlated of two variables to estimate the standard model backgrounds for potential signals. The inspected dataset from the LHC run in 2011 comprises around 1.1 fb-1. No evidence for new physics is observed and upper limits on the cross sections of new physics models within the constrained supersymmetric standard model are set.