Authors:	Hohlfeld, Marc
Title:	Suche nach Endzuständen mit zwei Leptonen und fehlender transversaler Energie in pp-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 1.96 TeV
Online publication date:	22-Apr-2005
Year of first publication:	2005
Language:	german
Abstract:	In der vorliegenden Arbeit wurden Daten aus Proton-Antiproton-Kollisionen analysiert, die im Zeitraum von April 2002 bis März 2004 mit dem DO-Detektor bei einer Schwerpunktsenergie von sqrt(s) = 1.96 TeV am Tevatron-Beschleuniger am Fermi National Accelerator Laboratory aufgezeichnet wurden. Je nach Analyse entsprechen die verwendeten Datensätze integrierten Luminositäten von 158-252 pb^-1. Die Ereignisse wurden auf die Existenz von Higgs-Bosonen und Charginos und Neutralinos untersucht. Außerdem wurde eine Messung des Wirkungsquerschnittes der Paarproduktion von W- Bosonen durchgeführt. Für die Suchen nach Higgs-Bosonen wurden leptonische Endzustände mit zwei Elektronen bzw. einem Elektron und einem Myon untersucht, wie sie bei Zerfällen von Higgs-Bosonen über zwei W-Bosonen erwartet werden. Wegen des momentan zur Verfügung stehenden geringen Datensatzes ist nur möglich, die Daten auf die Existenz von Higgs-Bosonen zu untersuchen, wie sie innerhalb alternativer Modelle vorhergesagt werden. Aufgrund größerer Produktionswirkungsquerschnitte werden die Higgs-Bosonen mit erhöhter Rate erzeugt und werden somit schon bei niedrigen integrierten Luminositäten zugänglich. Bei der durchgeführten Analyse wurde eine gute Übereinstimmung der beobachteten Ereignisse mit der Erwartung aus Prozessen des Standardmodells gefunden. Da keine Evidenz für die Existenz von Higgs-Bosonen beobachtet wurde, wurden die Ergebnisse verwendet, um mit einem Vertrauensniveau von 95% eine obere Grenze auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis anzugeben. Durch eine Kombination der ee-, emu- und mumu-Endzustände erhält man eine obere Grenze zwischen 5.7 und 40.3 pb im Higgs-Massenbereich von 100-200 GeV. Die Ergebnisse zeigen, daß auch der hier verwendete Datensatz noch zu klein ist, um auch Higgs-Bosonen im Rahmen der alternativen Modelle zu entdecken bzw. auszuschließen. Um die assoziierte Produktion von Charginos und Neutralinos nachzuweisen, wurden ebenfalls Endzustände mit einem Elektron und einem Myon untersucht. Zur Verbesserung der Sensitivität wurde eine Kombination mit Analysen in ee- und mumu-Endzuständen durchgeführt. Da auch hier eine gute Konsistenz mit der Erwartung der Untergrundprozesse innerhalb des Standardmodells gefunden wurde, wurden ebenso obere Grenzen auf den Produktionswirkungsquerschnitt multipliziert mit dem Verzweigungsverhältnis gesetzt. Die Ergebnisse werden im Rahmen des mSUGRA-Modells interpretiert. Es ergeben sich obere Grenzen zwischen 0.46 und 0.63 pb für Charginomassen im Bereich von 97 GeV bis 114 GeV. Dies stellt eine deutliche Verbesserung der bei früheren Messungen bei DO erhaltenen Ausschlußgrenzen dar. Allerdings ist es wiederum aufgrund des geringen Datensatzes nicht möglich, Punkte im mSUGRA-Parameterraum oberhalb der bei LEP gefundenen Grenzen auszuschließen. Die Ergebnisse können auch verwendet werden, um allgemeinere SUSY-Modelle einzuschränken, die ebenfalls entsprechende Beziehungen zwischen den Chargino- und Neutralino-Massen erfüllen. Den Hauptuntergrund bei diesen Suchen stellt die Paarproduktion von W-Bosonen dar. Es wurde zum ersten Mal im Rahmen des DO-Experimentes eine Messung des Wirkungsquerschnittes der W-Paarproduktion mit einer Signifikanz von mehr als 3 sigma durchgeführt. Es wird eine gute Übereinstimmung mit der Next-to-leading-order-Vorhersage der Theorie gefunden. Kombiniert man die ee-, emu- und mumu-Endzustände, ergibt sich ein Wirkungsquerschnitt von sigma(WW) = 13.35+4.65-3.99(stat) +0.77-1.05(syst) +-0.87(Lum) pb. In this work, data collected in proton antiproton collisions at a center of mass energy of sqrt(s) = 1.96 TeV with the DO detector at the Tevatron collider at Fermi National Accelerator Laboratory is analyzed. Depending on the analysis the data corresponds to integrated luminosities of 158-252 pb^-1. The data was searched for the existence of Higgs bosons and Charginos and Neutralinos. In addition, a measurement of the WW production cross section was performed. For the Higgs boson search, final states containing two electrons or one electron and one muon were considered, as they are expected to have contributions from Higgs decays via two W bosons. With the present data set, it is only possible to test alternative Higgs models. In these models, Higgs bosons may be produced at higher rates because of increased production cross sections and become already accessible at smaller integrated luminosities. In the present analysis, good agreement between data and expectations from Standard Model processes is found. Since no evidence for the existence of Higgs bosons is observed, the data are used to set upper limits on the production cross section multiplied with the branching ratio. A combination of the ee, emu and mumu final states yields upper limits of 5.7 and 40.3 pb in the Higgs mass range of 100-200 GeV. The results show that the present data set is not enough to detect or exclude Higgs bosons in alternative models. To search for Charginos and Neutralinos, final states containing one electron and one muon were selected. A combination with analyses in ee and mumu final states is performed to increase the sensitivity. Since the data show again good agreement with background expectations from the Standard Model, the data are used to set upper limits on the production cross section multiplied with the branching ratio. The results are interpreted in the mSUGRA model. Upper limits of 0.46 and 0.63 pb are found for Chargino masses of 97 GeV to 114 GeV. This is a big improvement compared to previous DO results. Nevertheless the data set is still too small to improve on the LEP results. The result can also be used to constrain more general SUSY models, that fulfill the same mass relations for Chargino and Neutralino masses. The main background for these searches is the pair production of W bosons. The production cross section for W pairs is measured for the first time with a significance of more than 3 sigma with the DO detector. A good agreement with the next to leading order prediction is found. The combination of ee, emu and mumu final states yields a production cross section of sigma(WW) = 13.35+4.65-3.99(stat) +0.77-1.05(syst) +-0.87(lum) pb.
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-3788
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-7348
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