Characterizing simplified models for heavy higgs decays to supersymmetric particles

Abstract

Ein wichtiger Schritt in der systematischen Analyse des Parameterraums des Minimal Supersymmetrischen Standardmodells ist die Suche nach schweren Higgs Bosonen. Diese Arbeit definiert vereinfachte Modelle für den Zerfall schwerer Higgs Bosonen in supersymmetrische Teilchen unter der Verwendung von Model. Weiters wird eine neue Methode zur Verwendung des Programms für resonante SUSY Analysen gezeigt. Der Datensatz des verfügbaren Parameterraums berücksichtigt aktuelle Grenzen der Dunklen Materie Dichte zum Zeitpunkt des Ausfrierens, Grenzen in den Higgs- und Flavor-Sektoren, sowie LEP und LHC Analysen für Supersymmetrie. Um die Sensitivität des High-Luminosity LHC mit 3~ab {-1} integrierter Luminosität zu bestimmen werden die Wechselwirkungsquerschnitte für eine Schwerpunktsenergie von 14 TeV berechnet. Die detaillierte Studie von Produktion und Zerfall schwerer Higgs Bosonen berücksichtigt den gesamten 19-dimensionalen pMSSM Parameterraum. Dadurch wird der Bereich mit dem bestmöglichen Signal am LHC ermittelt. Aufgrund des Ergebnisses dieser Arbeit wird eine Neuinterpretation heutiger mono-X Analysen (X = h, W, Z) für resonante schwere Higgs Boson Produktion mit higgsino- oder bino-ähnlichen LSPs, sowie eine zukünftige Analyse für verschobene Vertices mit wino-ähnlichen LSPs empfohlen.

The search for heavy Higgs bosons is an important step to probe the parameter space of the Minimal Supersymmetric Standard Model. This work defines simplified models for heavy Higgs bosons decaying to supersymmetric particles by using the Model framework. In doing so, a new method to characterize simplified models for SUSY resonances using Model is proposed. To evaluate the viable parameter space, limits from the dark matter relic density, the Higgs and the flavor sectors, as well as limits from LEP and LHC searches for supersymmetry are applied to the pre-collected data sample from the ATLAS pMSSM analysis. Using this sample, the parameter space resulting in maximal signal at the LHC is defined. The predicted cross sections are computed for 14 TeV center-of-mass energy to determine the sensitivity of the High-Luminosity LHC with 3~ab {-1} integrated luminosity. Detailed studies of the heavy Higgs boson production, its decay and the resulting signatures are performed for the full 19-dimensional pMSSM parameter space. As a result, a reinterpretation of current mono-X analyses (X = h, W, Z) for resonant heavy Higgs boson searches with higgsino- or bino-like LSPs, as well as a future displaced-vertex analysis with wino-like LSPs are proposed.