Bachelor - Lehrstuhl Schaile - LMU

Um verschiedene Möglichkeiten abzudecken, bieten wir in unserer Arbeitsgruppe Themen auf dem
Gebiet der Suche nach Supersymmetrie an, welche die Sensitivität auf ein supersymmetrisches Signal
optimieren oder Strategien für den Ereignistrigger ausarbeiten, damit wertvolle Signaturen mit hoher
Effizienz aufgezeichnet werden.
2.1 Optimierung der Analysestrategie für supersymmetrische Ereignisse
Für die Datennahme 2012 wurden die Analysen so optimiert, dass sie eine maximale Sensitivität
für einige supersymmetrische Modelle bei einer Schwerpunktsenergie von 8 TeV aufweisen. ATLAS
wird ab 2015 beginnen Daten bei einer höheren Luminosität und Schwerpunktsenergie (13-14 TeV)
aufzunehmen. Für höhere Schwerpunktsenergien wird jedoch eine erneute Optimierung nötig, natürlich
unter Berücksichtigung der Ergebnisse der aktuell andauernden Analyse.
Es muss überprüft werden, wie sensitiv die Analyse in Bezug auf verschiedene supersymmetrische
Modelle ist. Ein Standardszenario ist das minimale supersymmetrische Modell (MSSM), das insbesondere
für stark wechselwirkende supersymmetrische Teilchen über einen weiten Parameterbereich sehr
hohe Ereignisraten verspricht. Hier reichen die Ausschließungsgrenzen bisheriger Daten jedoch schon
zu sehr hohen Massenrenzen der SUSY-Partner von Quarks und Gluonen. Sollte im Energiebereich
von LHC die elektroschwache Produktion dominieren, braucht man höhere Statistik für den Nachweis
supersymmetrischer Teilchen. Gleiches gilt für Modelle, in denen lediglich die SUSY-Partner der Fermionen
der 3. Generation leicht sind und explizit nachgewiesen werden müssen. Interessant sind auch
Modelle mit fast entarteten supersymmetrischen Spektren (‘compressed spectra’). In diesen Modellen
haben die Teilchen, die aus der Zerfallskette bis zum LSP hervorgehen sehr wenig sichtbare Transversalenergie.
Es lohnt sich daher Analysen auch auf möglichst niedrige Schwellen für die sichtbare
Transversalenergie zu optimieren. Ein weiterer Zugang zu solchen Modellen ist die Ereignisrate isolierter
Jets (sog. Monojets), die aus harter Gluonabstrahlung im Anfangszustand der Parton-Parton
Reaktion hervorgehen und nur von sehr geringer sichtbarer Transversalenergie begleitet werden.
Kontakt: Dr. Federica Legger, Dr. Alexander Mann (a.mann@lmu.de)
2.2 Triggerstrategien
Reaktionen in Proton-Proton-Kollisionen bei LHC erfolgen mit einer Ereignisrate von O(10 9 ) Hz, interessante
Ereignisse wie zum Beispiel die Higgs Boson Produktion haben Raten ≤ O(10 −2 ) Hz. Um
bei solchen Verhältnissen nicht in Konflikt mit heute verfügbaren Bandbreiten der Datenübertragung,
Rechen- und Speicherkapazität zu geraten, muss es eine mehrstufige unwiderrufliche Vorauswahl von
Ereignissen geben. Diese Vorauswahl übernimmt der Ereignistrigger, ein der Aufzeichnung der Daten
vorgeschaltetes programmierbares System, das im ATLAS-Experiment in mehreren Stufen mit
unterschiedlichen Verarbeitungszeiten implementiert ist. Eine ständige Anpassung dieses Triggersystems
auf aktuelle Bedingungen und Ziele der Datennahme ist grundlegend für den Erfolg eines LHC
Experiments bei der Suche nach interessanten Ereignissen.
Die getriggerten Ereignisse enthalten beispielsweise mindestens ein mit bestimmten Merkmalen
als Lepton identifiziertes Teilchen, das einen Mindestimpuls besitzt. Dieser Trigger wurde z.B. für
die inklusive Suche nach Supersymmetrie verwendet. Bereits 2012 wurden erfolgreich kombinierte
Trigger eingesetzt, die sowohl ein Lepton wie auch fehlende transversale Energie verlangen. Jedoch
werden ihre Raten für die Luminositäten bei Schwerpunktsenergien von 13 − 14 T eV zu hoch sein,
und so werden diese Trigger weiterentwickelt, um strengere Triggerkriterien umsetzen zu können. Eine
vielversprechende Möglichkeit ist die Verwendung von Triggern, die gleichzeitig ein Lepton, fehlende
transversale Energie und Jets oder mehrere Leptonen verlangen. Eine Bachelor-Arbeit soll sowohl
die mögliche Ratenreduktion dieser Trigger als auch die Performance in Bezug auf supersymmetrische
Signale untersuchen. Eine alternative Arbeit ist die Weiterentwicklung eines Modells zur Beschreibung
der Raten des Triggers auf fehlende transversale Energie.
Kontakt: Dr. Federica Legger, Dr. Alexander Mann (a.mann@lmu.de)
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