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Christiansen, Tim (2004): Search for Second-Generation Leptoquarks in Proton-Antiproton Collisions. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics
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Abstract

This document describes the search for second-generation leptoquarks (LQ_2) in around 114 pb^-1 of proton-antiproton collisions, recorded with the D0 detector between September 2002 and June 2003 at a centre-of-mass energy of sqrt{s} = 1.96 TeV. The predictions of the Standard Model and models including scalar leptoquark production are compared to the data for various kinematic distributions. Since no excess of data over the Standard Model prediction has been observed, a lower limit on the leptoquark mass of M(LQ_2)_{beta=1} > 200 GeV/c^2 has been calculated at 95% confidence level (C.L.), assuming a branching fraction of beta = BF(LQ_2 --> mu j) = 100% into a charged lepton and a quark. The corresponding limit for beta = 1/2 is M(LQ_2)_{beta=1/2} > 152 GeV/c^2. Finally, the results were combined with those from the search in the same channel at D0 Run I. This combination yields the exclusion limit of 222 GeV/c^2 (177 GeV/c^2) for beta=1 (1/2) at 95% C.L., which is the best exclusion limit for scalar second-generation leptoquarks (for beta=1) from a single experiment to date.

Abstract

In diesem Dokument wird die Suche nach Leptoquarks der zweiten Generation (LQ_2) in Proton-Antiproton-Kollisionen beschrieben, die mit dem D0-Detektor am TeVatron-Beschleuniger aufgezeichnet wurden. Im Zeitraum von September 2002 bis Juni 2003 wurde eine integrierte Luminosität von rund 114 pb^-1 bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt{s} = 1.96 TeV gesammelt. Die Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik und darüber hinausgehender Modelle mit skalaren Leptoquarks wurden mit den Daten verglichen. Da kein Überschuss an Daten über der Standardmodellvorhersage beobachtet werden konnte, wurde unter der Annahme, dass Leptoquarks zu 100% in geladene Leptonen und Quarks zerfallen (beta = BF(LQ_2 --> mu j) = 100%), eine untere Schranke von M(LQ_2)_{beta=1} > 200 GeV/c^2 (95% C.L.) für die Masse von skalaren Leptoquarks der zweiten Generation ermittelt. Die entsprechende Ausschlussgrenze für beta=1/2 liegt bei M(LQ_2)_{beta=1/2} > 152 GeV/c^2. Schließlich wurden die Resultate mit den Ergebnissen einer Suche im gleichen Kanal bei D0 Run I kombiniert. Diese Kombination liefert die Ausschlussgrenzen M(LQ_2)_{beta=1} > 222 GeV/c^2 (177 GeV/c^2) für beta=1 (1/2) und ist somit für beta=1 das zur Zeit beste Ergebnis für skalare Leptoquarks der zweiten Generation eines einzelnen Experimentes.