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Becker, Sebastian (2013): Estimation of standard model backgrounds to the search for electroweak production of supersymmetry in events with at least two tau leptons in the final state. Dissertation, LMU München: Fakultät für Physik
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Abstract

This thesis presents a search for Supersymmetry in events with at least two hadronically decaying tau leptons and missing transverse energy. The ana\-lysis is focused on the electro-weak production of gaugino pairs. Electroweak production processes for SUSY particles are promising candidates for the discovery of Supersymmetry with $R$-parity conservation at hadron-hadron colliders. For the analysis a sample of proton-proton collisions at a center of mass energy of $\sqrt{s}=\unit[8]{TeV}$ with an integrated luminosity of $\int {\cal L}~\mathrm{dt}= \unit[20.3]{fb^{-1}}$ is used. The collisions have been recorded with the ATLAS detector at the LHC in the year 2012. In two different selections the Standard Model predictions are compared with the observations. The observation of 6 events in the first selection and 14 in the second does not deviate significantly from the Standard Model with an expectation of 11 events in the first selection and 17 in the second. These results are interpreted in a phenomenological Minimal Supersymmetric Standard Model and in simplified models. For a simplified model with a chargino-neutralino pair production scenario the parameter space for masses of the lightest neutralino up to $\unit[100]{GeV}$ and up to $\unit[350]{GeV}$ for the lightest chargino mass can be excluded. For a simplified model with chargino pair production processes the parameter space for the lightest neutralino mass up to $30-\unit[50]{GeV}$ in a range for the lightest chargino mass of $170-\unit[330]{GeV}$ can be excluded. This thesis is focused on the estimation techniques of Standard Model background processes. Different methods for the estimation of the background originating from $Z$-boson and top-quark decays are investigated.

Abstract

In dieser Arbeit wird eine Suche nach Supersymmetrie für Ereignisse mit zwei hadronisch zerfallenden Tau Leptonen und fehlender Transversalenergie im Endzustand präsentiert. Die Analyse konzentriert sich dabei auf die elektroschwache Produktion von Gaugino Paaren. Elektroschwache Produktions\-prozesse sind vielversprechende Kandidaten für die Entdeckung der Supersymmetrie mit $R$-Paritätserhaltung an Hadron-Hadron Teilchenbeschleuni\-gern. Für die Analyse wurde ein Datensatz von Proton-Proton Kollisionen bei einer Schwerpunktenergie von $\sqrt{s}=\unit[8]{TeV}$ mit einer integrierten Luminosität von $\int {\cal L}~\mathrm{dt}= \unit[20.3]{fb^{-1}}$ verwendet. Die Daten wurden mit dem ATLAS Detektor am LHC im Jahr 2012 aufgezeichnet. Die beobachteten Datenereignisse wurden mit den Vorhersagen des Standardmodells für zwei unterschiedliche Sätze von Signalauswahlkriterien verglichen. Die Beobachtung von 6 Ereignissen in der ersten Signalregion und 14 Ereignissen in der zweiten weicht nicht signifikant von den Vorhersagen des Standardmodells mit 11 Ereignissen in der ersten Signalregion und 17 in der zweiten ab. Diese Ergebnisse wurden mit Hinblick auf ein phänomenologisches minimal supersymmetrisches Standardmodell und auf vereinfachte supersymmetrische Modelle interpretiert. Für ein vereinfachtes Modell mit Chargino-Neutralino Paarproduktion kann der Parameterraum für Massen des leichtesten Neutralinos bis zu $\unit[100]{GeV}$ und bis zu $\unit[350]{GeV}$ für die Masse des leichtesten Charginos ausgeschlossen werden. Für ein vereinfachtes Mo\-dell mit Chargino Paarproduktion kann der Parameterraum für die leichteste Neutralinomasse bis zu $30-\unit[50]{GeV}$ in einem Bereich der leichtesten Chargino Masse von $170-\unit[330]{GeV}$ ausgeschlossen werden. Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit liegt jedoch auf den Verfahren, die zur Bestimmung des Standardmodell-Untergrundes benutzt werden. Unterschiedliche Methoden zur Bestimmung des Untergrunds aus $Z$-Boson und Top-Quark Zerfallsprozessen wurden untersucht.