A search for supersymmetry with a single lepton in the final state using hadronic variables

Abstract

Die vorliegende Arbeit präsentiert Resultate einer Suche nach der Produktion von supersymmetrischen Teilchen in Proton-Proton Kollisionen, unter Verwendung von Daten, die vom CMS Experiment in den Jahren 2011 und 2012 gesammelt wurden. Die im Jahr 2011 bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV gemessen Daten entsprechen einer integrierten Luminosität von 4.98 fb-1, während im Jahr 2012 ein Datensatz mit 19.4 fb-1 bei einer Schwerpunktsenergie von 8 TeV aufgezeichnet wurde. Die Analyse verwendet Kollisionen die durch ein einzelnes Lepton, hadronische Aktivität, mehrere b-Quark Jets und fehlenden transversalen Impuls charakterisiert sind. Die Untergrundprozesse des Standardmodells werden durch den Fit eines Modells für das Spektrum des fehlenden transversalen Impulses an Daten aus Kontrollregionen geschätzt. Signalregionen werden durch die Anzahl der identifizierten b-Quark Jets, sowie hoher hadronischer Aktivität und großen fehlenden transversalen Impuls definiert. Es kann kein Exzess in Bezug auf die Erwartungen für das Standardmodell beobachtet werden. Die Resultate werden im Kontext des "constrained Minimal Supersymmetric Standard Models" und in verschiedenen Simplified-Model Topologien, welche bis zu vier Top-Quarks aus der Produktion von Top-Squarks via Gluinos vorhersagen, interpretiert. Legt man die SUSY Vorhersage für den Produktionswirkungsquerschnitt von Gluinopaaren zugrunde, können Gluino-Massen bis zu 1.2 TeV für Neutralino-Massen unter 300 GeV ausgeschlossen werden. Für den Fall von schweren Neutralinos mit einer Masse über 300 GeV sind Gluino-Massen über 600 GeV immer noch erlaubt.

This thesis presents results from a search for the production of supersymmetric particles in proton-proton collisions, using data collected by the CMS experiment during 2011 and 2012. The dataset, recorded during 2011 at a center-of-mass energy of 7 TeV, corresponds to an integrated luminosity of 4.98 fb-1, while in 2012 a dataset of 19.4 fb-1 was recorded at a centre-of-mass energy of 8 TeV. The analysis is performed on events with a single lepton, high hadronic activity, multiple b-quark jets and large missing transverse momentum. The Standard Model background processes are estimated by fitting a model for the spectrum of missing transverse momentum to data in control regions. Signal regions are defined in terms of identified b-quark jet multiplicity and requiring large hadronic activity as well as large missing transverse momentum. No excess with respect to the Standard Model expectation is observed. The results are interpreted in terms of the constrained Minimal Supersymmetric Standard Model and in several simplified models, predicting up to four top quarks from gluino mediated top squark production in the final state. Using the SUSY prediction for the production cross section of gluino-pairs as reference, gluino masses up to 1.2 TeV are excluded for neutralino masses up to 300 GeV, while in case of low mass splittings and a high neutralino mass above 300 GeV, a gluino mass as low as 600 GeV is still allowed.