Searches for supersymmetry at the high-luminosity LHC
Yüksek lüminositili LHC deneylerinde süpersimetri araştırmaları
- Tez No: 542553
- Danışmanlar: PROF. DR. MELTEM SERİN, DOÇ. DR. MUAMMER ALTAN ÇAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Yüksek Lüminositili Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın geliştirilmiş bir versiyonu olarak Standart Model ötesi teorileri keşfetmesi ve halihazırda aktif olarak yürütülen deneylerin limitlerini aşması beklenmektedir. En bilinen ve çoğunlukla kullanılan Standart Model ötesi teorilerden olan Süpersimetri, yeni parçacıklar ile bir simetri önermekte ve bu öneri ile birlikte, Standart modelin ulaşmakta zorlandığı bölgelerde çözümsüz kalan problemlere çözüm getirmektedir. Bu tezde, geliştirilen deneylerde varılması amaçlanan yüksek lüminositi ve çarpışma enerjisi göz önünde bulundurularak, $\sqrt{s}$=14 TeV'de, tek ve çift lepton kanalları üç yığın durumu ve iki lüminositi değeri, 300 $fb^{-1}$ yığınsız ve 50 yığın, 3000 $fb^{-1}$ 140 yığın kapsamında incelenmiştir. Analizde kullanılan dört farklı Standart Model arkaplan örnekleri ($t\bar{t}$+jets, Boson+jets, Single t+jets and Di-boson) ve bir sinyal örneği (STC8, sTau-coannihilation), Pythia kullanılarak üretilmiş ve dedektör etkileri Delphes ile modellenmiştir. Yüksek Lümünositili Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda yürütülen Süpersimetri çalışmalarında kullanılacak en verimli akış kesinti değerlerini belirlemek ve temel bir analiz tekniği geliştirmek amacıyla, birçok Süpersimetri çalışmalarında kullanılan iki farklı değişken, $E_T^{miss}$ ve $H_T$ iki farklı kanal için, iki farklı kesinti değeri uygulanarak çalışılmıştır. Bu değişkenlerin haricinde, iki yeni topolojiksel değişken, $M_{T2}^W$ ve $topness$, da tek lepton kanalı analizinde kullanılmıştır. Arkaplan olaylarını bastırmada olumlu bir etki $E_T^{miss}$ değişkenine uygulanan kesinti ile, özellikle çift lepton kanalında gözlemlenmiştir ama kritik kazanım, $M_{T2}^W$ ve $topness$ topolojiksel değişkenlerinin tek lepton kanalında kullanılması ile elde edilmiştir. Keşif eşik değeri tek lepton kanalında bulunan bütün opsiyonlar için aşılmıştır ama çift lepton kanalı için, bütün opsiyonlarda $5\sigma$ üzerine çıkmak ve istatistiği arttırmak için olay sayısının çoğaltılması gerekmektedir. Bütün yığın senaryolarında, iki farklı topolojiksel değişkenin sinyali öne çıkarmakta neredeyse aynı etkisinin olduğu gözlemlenmiştir. En yüksek olasılık değerinin tek lepton kanalı için, iyimser bir alternatif olmasına rağmen yığınsız durum içinde, $E_T^{miss}$ değişkeni için yüksek bir kesintinin uygulandığı durumda elde edildiği görülmüştür. Çift lepton kanalı kapsamında ise, 140 yığın değeri ile daha düşük bir kesintinin uygulandığı $H_T$ değişkeninin geçerli olduğu durumda maksimum keşif olasılığına ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
High Luminosity LHC (HL-LHC) project is an upgraded version of the LHC that enables to explore beyond the Standard Model theories and is expected to exceed the limits of currently conducted experiments. Supersymmetry is one of the commonly used and well-known beyond the Standard Model theories proposing a symmetry with brand-new particles and by doing so, bringing solutions to the unsolved zones that the Standard Model is not available to reach. In this thesis, by considering the high luminosity and the center of mass energy that are going to be achieved in scope of the HL-LHC project, single lepton and di-lepton final state channels are examined at $\sqrt{s}$=14 TeV. Three pile-up with two luminosity cases such as, for No pile-up and 50 pile-up, 300 $fb^{-1}$ and for 140 pile-up 3000 $fb^{-1}$ luminosity values are used. For the Standard Model background samples ($t\bar{t}$+jets, Boson+jets, Single t+jets and Di-boson) including with the signal sample (STC8, sTau-coannihilation) Pythia is used for simulation of them. Detector atmosphere is simulated via Delphes to insert the effects in all of the samples. In order to make an estimation in the most efficient cut flows for the Supersymmetry studies that are going to be conducted at HL-LHC and to develop a fundamental analysis technique, two different cut options for $E_T^{miss}$ and $H_T$ are studied. Both of these variables are preferably used in most Supersymmetry searches and preferred to be studied for both of the final state channels in this thesis also. Besides these variables, the new topological variables, $M_{T2}^W$ and $topness$ are also used in single lepton final state analysis. The positive impact in suppressing the background events by applying cuts starting from $E_T^{miss}$ has been observed especially for the di-lepton channel yet the crucial gain is obtained by inserting the $M_{T2}^W$ and $topness$ variables in single lepton channel. The discovery threshold has been exceeded for all of the options in scope of the expected single lepton final state, whereas more number of events are needed to increase the statics for the di-lepton final state in order to obtain a significance over $5\sigma$ for all of the cut options. The effectiveness of the topological variables in significance are almost the same at all pile-up scenarios. The highest significance value for single lepton is attained for No pile-up case, even if this case is accepted as an optimistic alternative, with a higher cut in $E_T^{miss}$. However for di-lepton case, 140 pile-up with lower $H_T$ cut leads the maximum probability.
Benzer Tezler
- Proton-proton çarpıştırıcılarında süpersimetri araştırmaları
Supersymmetry searches in the proton proton colliders
ÇAĞATAY YAMÇIÇIER
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziosmanpaşa ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN TOPAKLI
- Understanding of polarization and spin correlation of top quark pairs for precision measurements and new physics searches
Hassaslık ölçümleri ve yeni fizik araştırmaları için üst kuark çiftlerinin polarizasyonu ve spin korelasyonunun anlaşılması
ORÇUN KOLAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUAMMER ALTAN ÇAKIR
- Searches for supersymmetry with deep learning
Derin öğrenim metodlarıyla süpersimetrinin araştırılması
İLKNUR KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUAMMER ALTAN ÇAKIR
- CMS deneyinde süpersimetrik parçacık araştırmaları ve mSUGRA model parametrelerinin belirlenmesi
Searches for supersymmetry in CMS experiment and mSUGRA model determination
KEREM CANKOÇAK
Doktora
Türkçe
2005
Fizik ve Fizik MühendisliğiEge ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. RAMAZAN SEVER
PROF.DR. SAİM SELVİ