Search for new physics in the tau plus missing energy final states at CMS

Padeken, Klaas Ole; Hebbeker, Thomas; Feld, Lutz

doi:HT019339703

Search for new physics in the tau plus missing energy final states at CMS = Suche nach neuer Physik im Endzustand von einem Tau und fehlender transversaler Energie am CMS

Padeken, Klaas Ole

2017

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Master of Science Klaas Ole Padeken

ImpressumAachen 2017

Umfang1 Online-Ressource (V, 195 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2017

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Hebbeker, Thomas (Thesis advisor)^RWTH* ; Feld, Lutz (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2017-04-18

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2017-04198
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/689036/files/689036.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/689036/files/689036.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
physics (frei) ; LHC (frei) ; CMS Detector (frei) ; particle physics (frei) ; high energy particle physics (frei) ; tau (frei) ; tau reconstruction (frei) ; boosted taus (frei) ; data analysis (frei) ; Wprime (frei) ; Dark Matter (frei) ; non universality (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
In dieser Arbeit wird die erste Suche nach einem schweren geladenen Vektorboson W' im Endzustand mit einem hadronisch zerfallenden Tau-Lepton und zwei Neutrinos beschrieben. Die analysierten Daten umfassen 20 fb-1 der LHC Proton Proton Kollisionen bei sqrt(s)= 8 TeV sowie 2.3 fb-1 bei sqrt(s)=13 TeV, welche mit dem CMS Detektor ausgenommen wurden.Ein Signal würde als ein Überschuss von Ereignissen mit hoher transversaler Masse erscheinen, wobei der Standardmodelluntergrund für diese Art von Ereignissen niedrig ist. Um diese Suche durchzuführen wurde die Tau-Rekonstruktion im CMS-Detektor für geboostete Tau Zerfälle erweitert, um eine hohe Effizienz und eine korrekte Energierekonstruktion bei der TeV Skala zu gewährleisten. Es wird kein signifikanter Überschuss in den Daten beobachtet. Es werden Ausschlussgrenzen auf Modelle gesetzt, in dem das W' bevorzugt in Fermionen der dritten Generation zerfällt. Diese Ergebnisse erweitern die vorherigen Ausschlussgrenzen auf dieses Modell erheblich. Eine untere Grenze auf erlaubte W' Boson-Massen kann gesetzt werden. Diese liegt zwischen 2.0 und 3.3 TeV, je nach Modellparameter. Darüber hinaus wird die Existenz eines W'-Bosons mit universellen Fermionkopplungen mit einem Konfidenzniveau von 95% für W' Massen unter 2.7 TeV für die sqrt(s)=8 TeV-Daten und für Massen unter 3.3 TeV für sqrt(s)=13 TeV-Daten ausgeschlossen.Um weitere Interpretationen der Ergebnisse zu ermöglichen wird auch ein modellunabhängiger Grenzwert auf potenzielle Signale für verschiedene transversale Massenschwellen errechnet. Zusätzlich wird eine verallgemeinerte Interpretation von nicht resonanten Signalen vorgestellt, welche anhand des Endzustandes in e/mu plus fehlender transversaler Energie eingeführt wird.

In this thesis the first search for a heavy charged vector boson W' in the final state with a hadronicaly decaying tau lepton and two neutrinos is described. The analysed data include 20 fb-1 of LHC proton proton collisions at sqrt(s) = 8 TeV as well as 2.3 fb-1 at sqrt(s) = 13 TeV recorded with the CMS detector.A signal would appear as an excess of events with high transverse mass where the standard model background is low.The algorithm used to reconstruct taus from the detector information was extended to provide a high efficiency and correct energy reconstruction for boosted hadronic tau decays at the TeV scale. No significant excess is observed in the recorded data. Limits are set on models in which the W' decays preferentially to fermions of the third generation. These results substantially extend previous constraints on this model. W'-boson masses below 2.0 to 3.3 TeV are excluded, depending on the model parameters. In addition, the existence of a W' boson with universal fermion couplings is excluded at 95\% credibility level for W' masses below 2.7 TeV with the sqrt(s) = 8 TeV data and for masses below 3.3 TeV with sqrt(s) = 13 TeV data.For further reinterpretation, a model-independent limit on potential signals is also presented for various transverse mass thresholds. Finally a generalized interpretation of non resonant signals in the e/mu plus missing transverse energy channel is proposed.

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