Authors:	Schuh, Natascha
Title:	Search for new physics in final states with a high energy electron and large missing transverse energy
Online publication date:	25-Jan-2017
Year of first publication:	2017
Language:	english
Abstract:	The most successful and comprehensive theory describing the microcosm is the Standard Model of particle physics (SM). It comprises all known elementary particles and describes in high precision the basic processes of three of the four fundamental interactions. But still, not all experimental observations and theoretical challenges are covered. Many models exist that take the SM as a good approximation of natural phenomena in already discovered energy regions, but extend it in various ways. The Large Hadron Collider (LHC) provides the opportunity to look into these high energy regions using proton-proton collisions at significantly higher center-of-mass energies than previous experiments. This dissertation searches for physics beyond the SM especially in final states with one highly energetic electron (respectively positron) and large missing transverse energy. With the data set recorded in 2012 by the ATLAS detector, a large multi-purpose detector making use of the LHC, the spectrum of the related combined transverse mass can be measured up to the TeV scale. To find any evidence to the existence of new physics beyond the SM, it was searched for significant deviations between the observed data and the expectations due to SM processes. Unfortunately, no significant excess could be observed and exclusion limits in the context of three different new physics scenarios are provided. Besides a so-called Sequential Standard Model (SSM) predicting additional vector gauge bosons, also the possible existence of (charged) chiral bosons is analyzed. Also inferences about dark matter candidates called weakly interacting massive particles (WIMP)'' are drawn. With the aid of a Bayesian ansatz, the observed (expected) exclusion limit on the boson pole mass is set to 3.13 TeV (3.13 TeV) for a SSM W' boson and to 3.08 TeV (3.08 TeV) for charged chiral W* bosons (at 95% C.L.). Das Standardmodell der Teilchenphysik (SM) ermöglicht es, nahezu alle bisher bekannten elementaren Teilchen und die grundlegenden Prozesse von drei der vier fundamentalen Wechselwirkungen in hoher Präzision zu beschreiben. Dennoch werden längst nicht alle experimentellen Beobachtungen und theoretischen Herausforderungen abgedeckt. Es existieren viele Modelle, die das SM als gute Näherung natürlicher Phänomene in bereits bekannten Energieregionen annehmen, es aber in vielfältiger Weise erweitern. Der Large Hadron Collider (LHC) bietet mit einer (gegenüber vorangehenden Experimenten) signifikant erhöhten integrierten Luminosität und Schwerpunktsenergie die Möglichkeit, mithilfe von Proton-Proton-Kollisionen in völlig neue und bisher unerforschte Bereiche von Massen und Kopplungskonstanten einzudringen. Diese Dissertation untersucht insbesondere leptonische Endzustände mit einem hochenergetischen Elektron (oder Positron) und hoher fehlender Transversalenergie auf Hinweise neuer Physik jenseits des SM. Mithilfe der im Jahr 2012 am ATLAS-Experiment aufgezeichneten Daten kann dabei das Spektrum der kombinierten transversalen Masse bis hin zu mehreren TeV ermittelt werden. Um einen Hinweis auf neue Physik zu erhalten, wurde dieses hinsichtlich signifikanter Abweichungen zwischen Daten und erwarteten SM Prozessen untersucht. Leider konnten keine solchen resonanten Überhöhungen festgestellt werden, sodass Ausschlussgrenzen im Kontext dreier erweiternder Szenarien ermittelt werden. Neben einem sogenannten sequentiellen SM (SSM), das weitere schwerere Vektorbosonen vorhersagt, wird dabei ebenfalls ein Modell herangezogen, das sich mit der Existenz (geladener) chiraler Bosonen beschäftigt. Zusätzlich werden auch Rückschlüsse auf mögliche Kandidaten dunkler Materie, sogenannte WIMPs (engl. weakly interacting massive particles'', schwach wechselwirkende massive Teilchen) gezogen. Mithilfe eines Bayesianischen Ansatzes wird im Falle eines SSM W'-Bosons die beobachtete (erwartete) untere Grenze auf die Bosonpolmasse bei 3.13 TeV (3.13 TeV), für chirale W*-Bosonen bei 3.08 TeV (3.08 TeV) (95% C.L.) ermittelt.
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-2796
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000009673
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	xii, 144, XLIV Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen