Authors:	Thier, Stephan Christoph
Title:	High precision tools for slepton pair production processes at hadron colliders
Online publication date:	3-Feb-2015
Year of first publication:	2015
Language:	english
Abstract:	In this thesis, we develop high precision tools for the simulation of slepton pair production processes at hadron colliders and apply them to phenomenological studies at the LHC. Our approach is based on the POWHEG method for the matching of next-to-leading order results in perturbation theory to parton showers. We calculate matrix elements for slepton pair production and for the production of a slepton pair in association with a jet perturbatively at next-to-leading order in supersymmetric quantum chromodynamics. Both processes are subsequently implemented in the POWHEG BOX, a publicly available software tool that contains general parts of the POWHEG matching scheme. We investigate phenomenological consequences of our calculations in several setups that respect experimental exclusion limits for supersymmetric particles and provide precise predictions for slepton signatures at the LHC. The inclusion of QCD emissions in the partonic matrix elements allows for an accurate description of hard jets. Interfacing our codes to the multi-purpose Monte-Carlo event generator PYTHIA, we simulate parton showers and slepton decays in fully exclusive events. Advanced kinematical variables and specific search strategies are examined as means for slepton discovery in experimentally challenging setups. In dieser Doktorarbeit entwickeln wir Hochpräzisionswerkzeuge für die Simulation der Paarproduktion von Sleptonen in hadronischen Kollisionsprozessen an Teilchenbeschleunigern und verwenden sie für phänomenologische Untersuchungen am LHC. Unser Vorgehen basiert auf der POWHEG Methode für die konsistente Kombination von störungstheoretischen Resultaten in nächstführender Ordnung mit Partonschauern. Wir berechnen die Matrixelemente für die Paarproduktion von Sleptonen sowie für die Produktion eines Sleptonpaares in Assoziation mit einem Jet gemäß störungstheoretischer Methoden der supersymmetrischen Quantenchromodynamik in nächstführender Ordnung. Beide Prozesse implementieren wir anschließend in der POWHEG BOX, einem öffentlich verfügbaren Computerprogramm, das allgemeine Bestandteile des POWHEG Verfahrens enthält. Wir untersuchen phänomenologische Konsequenzen unserer Berechnungen in mehreren supersymmetrischen Massenkonfigurationen unter Beachtung experimenteller Ausschlussgrenzen und treffen präzise Vorhersagen für Sleptonsignaturen am LHC. Eine genaue Beschreibung harter Jets erfolgt durch die Berücksichtigung von QCD-Emissionen in den partonischen Matrixelementen. Partonschauer und Sleptonzerfälle simulieren wir in vollständig exklusiven Kollisionsereignissen durch die Anbindung unserer Implementierungen an das Monte-Carlo-Programm PYTHIA. Auf Grundlage der kinematischen Information aller beobachtbaren Teilchen untersuchen wir die Leistungsfähigkeit speziell entwickelter Variablen in der Trennung des Signals von Untergrundprozessen und die Chancen spezifischer Suchstrategien für Sleptonen in experimentell schwer zugänglichen supersymmetrischen Massenkonfigurationen.
DDC:	530 Physik 530 Physics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1545
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-39744
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen