Early SUSY searches at the CMS experiment at CERN

Abstract

Wenn der Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Betrieb geht, erwarten Physiker aus aller Welt ungeduldig die ersten Daten. Der LHC wurde als Entdeckungsmaschine konzipiert und es ist möglich, dass die vielseitigen Detektoren ATLAS und CMS im ersten Jahr der Datenerfassung Hinweise auf die Existenz neuartiger Phänomene lieferen. Eine dieser möglichen frühen Entdeckungen ist Supersymmetrie (SUSY). Für SUSY-Ereignisse existieren irreduzible Hintergründe - Prozesse des Standard Modells, die sich prinzipiell nicht von SUSY-Signalen unterscheiden lassen. Ein aussagekräftiger Suchkanal für SUSY sind Ereignisse mit Jets, einem Lepton und großer fehlender Energie in der transversalen Ebene oder MET . Zusätzlich zeichnet diesen Kanal ein signifkanter Beitrag zum Hintergrund aus, welcher der Produktion von Top/Anti-Top Paaren aus dem Standard Modell entspringt. Da für frühe Daten die Computersimulationen der Hintergrundprozesse supersymmetrischer Ereignisse mit hohen Unsicherheiten behaftet sind, ist es notwendig, Methoden zur Hintergrundabschätzung heranzuziehen, welche den Hintergrund der Signal-Region aus solchen Regionen schätzen, die frei von Signal sind. Das Ziel dieser Arbeit ist es, derartige Techniken zur datengetriebenen Hintergrundabschätzung, basierend auf der ABCD Methode, zu untersuchen.<br />Die Vorhersagekraft wird statistisch ermittelt, zu erwartende Probleme sowie Strategien zu deren Lösung werden vorgestellt. Darüber hinaus wird die Robustheit einer der zentralen, diskriminierenden Variablen - MET - unter der Benutzung von zwei Rekonstruktionstechniken analyisiert.<br />

When the Large Hadron Collider (LHC) commences operation, physicists all over the world will be eagerly awaiting data. The LHC was built as a discovery machine and the two general purpose detectors ATLAS and CMS might see evidence for new findings with the first year of data.<br />Among the possible early discoveries is supersymmetry or SUSY. For SUSY events there exist irreducible backgrounds - Standard Model processes that are in principle indistinguishable from the signal. A possible search channel for SUSY are events with jets + onelepton + large missing transverse energy or MET. In this channel there also exists a significant contribution of Standard Model top anti-top production. For early data the prediction of the background overshadowing the expected supersymmetric events by computer simulations is sub ject to large uncertainties. It is necessary to use strategies that estimate the background in the signal region by using information from regions that are expected to be signal-free. The work examines such techniques for data based background estimates, based on the ABCD method. The predictive power is analyzed statistically, possible pitfalls and methods to evade them are given. In addition, the robustness of one of the central discriminating observables - MET - is studied, comparing two reconstruction techniques.