scholarly journals Search for supersymmetry through the 3-lepton and large missing transverse momentum process with the ATLAS detector at CERN

2015 ◽  
Author(s):  
Αθηνά Κουρκουμέλη-Χαραλαμπίδη
Keyword(s):  
Transverse Momentum ◽  
Large Hadron Collider ◽  
Hadron Collider ◽  
Atlas Detector ◽  
Grand Unification ◽  
Supersymmetric Particle ◽  
Grand Unification Theory ◽  
Unification Theory ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
Momentum Process

Στον Τομέα της σωματιδιακής φυσικής το πλέον επιτυχημένο μοντέλο για την ακριβή περιγραφή των θεμελιωδών συστατικών της ύλης αλλά και για την εξήγηση των αλληλεπιδράσεων, είναι το λεγόμενο Καθιερωμένο Πρότυπο ή Standard Model (SM). Η θεωρία αυτή περιγράφει τα σωματίδια της ύλης καθώς και τα σωματίδια-φορείς των αλληλεπιδράσεων. Πιο συγκεκριμένα, τα σωματίδια της ύλης έχουν κλασματικό spin και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ανταλλάσσοντας τα σωματίδια-φορείς των δυνάμεων όπως η ισχυρή, η ασθενής και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Τα σωματίδια αυτά αποκτούν (ή όχι) μάζα μέσω της(μη) αλληλεπίδρασής τους με το πεδίο ΒΕΗ (Brout–Englert–Higgs). ΄Αμεσα συνδεδεμένο με το πεδίο ΒΕΗ είναι το σωματίδιο Higgs, το οποίο ανακαλύφθηκε στο CERN τον Ιούνιο του 2012.Παρ΄ότι το θεωρητικό πλαίσιο αυτό έχει εκτενώς αποδειχθεί πειραματικά και ουδεμία απόκλιση από αυτό έχει μετρηθεί μέχρι τώρα, αφήνει κάποια ανοιχτά ερωτήματα τα ο-ποία δεν μπορούν να εξηγηθούν χωρίς εισαγωγή κάποιας προέκτασης στο φορμαλισμό του. Υπάρχουν για παράδειγμα σαφείς ενδείξεις ότι το SM αποτελεί τη χαμηλοενεργειακή προσέγγιση μιας γενικότερης θεωρίας, συνεπώς δεν περιγράφει ολοκληρωμένα την σωματιδιακή φυσική. Μερικά από τα προβλήματα ή αναπάντητα, προς το παρόν, ερωτήματα της φυσικής τα οποία συνηγορούν στην ύπαρξη νέας φυσικής πέρα του SM (ΒΣΜ=BeyondSM) είναι τα εξής:• Οι τεράστιες ‘μη φυσικές’ διορθώσεις στην μάζα του Higgs ή αλλιώς το πρόβλημα της ιεραρχίας των σωματιδίων. Πιο συγκεκριμένα, το πρόβλημα της ιεραρχίας αναφέρεται στις τεράστιες διαφορές μεταξύ της Ηλεκτρασθενούς κλίμακας (!100GeV) και της κλίμακας του Planck (!1019 GeV).• Η μη ενοποίηση των τριών δυνάμεων αλληλεπίδρασης στην κλίμακα που προβλέπεται από τη θεωρία του GUT (Grand Unification Theory) στα 1015 GeV. Η θεωρία αυτή προβλέπει ότι το SM ανήκει σε μια μεγαλύτερη ομάδα συμμετρίας, την SU(5).• Η προέλευση της σκοτεινής ύλης και ενέργειας. Τα κυριότερα υποψήφια σωματίδια ως συστατικά της σκοτεινής ύλης είναι εκείνα που αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη και έχουν μεγάλη μάζα, γνωστά και ως WIMPs (Weakly Interacting MassiveParticles).• Η απουσία κβαντικής θεωρίας βαρύτητας. Τα ανοικτά αυτά ερωτήματα καθιστούν σημαντική την θεμελίωση μιας ευρύτερης θεωρίας η οποία να φέρει πιο κοντά την επιστήμη στην κατανόηση του σύμπαντος για να ερμηνεύσει τόσο προβλήματα του μικροκόσμου σε υψηλότερες ενεργειακές κλίμακες, όσο και του μακροκόσμου. Μια από τις πιο διαδεδομένες θεωρίες, η οποία μπορεί να δώσει απάντηση στα περισσότερα από τα παραπάνω ερωτήματα, είναι η θεωρία της Υπερσυμμετρίας (Supersymmetry -SUSY). Σύμφωνα με την SUSY, για κάθε σωματίδιο ύπαρχει ο υπερσυμμετρικός σύντροφός του, διπλασιάζοντας έτσι τον αριθμό των θεμελιωδών σωματιδίων. Τα σωματίδια αυτά δημιουργούνται σε ζεύγη και, αν διατηρείται ένας κβαντικός αριθμός γνωστός ως R ομοτιμία, θα διασπώνται μέχρι τη δημιουργία του ελαφρύτερου Υπερσυμμετρικού σωματιδίου(Lightest Supersymmetric Particle-LSP) το οποίο αναμένεται να είναι σταθερό. Το LSP,γνωστό και ως neutralino, συμβολίζεται χ˜0, είναι ουδέτερο και, όπως και τα νετρίνα, δια-φεύγει ανίχνευσης και μπορεί να μετρηθεί μόνο μέσω της χαμένης ενέργειας. Το γεγονός ότι το χ˜0 είναι ουδέτερο, σταθερό και αλληλεπιδρά ασθενώς με την ύλη, το καθιστά ι-δανικό υποψήφιο για WIMP. Τα σωματίδια αυτά προσθέτουν μια ακόμα συμμετρία στην Λανγκρατζιανή του SM, χάρη στην οποία οι τρείς δυμάμεις αλληλεπίδρασης θα μπορούσαν να ενοποιη θούν.Η αναζήτηση των SUSY σωματιδίων είναι ένας από τους βασικούς ερευνητικούς στόχουςτου επιταχυντή LHC (Large Hadron Collider) στο CERN. Η έρευνα ξεκίνησε από την πρώτη μέρα λειτουργίας του LHC με αρχικές ενέργειες κέντρου μάζας √s = 7 T eV . Κατά τη διάρκεια της πρώτης περιόδου λειτουργίας, γνωστή ως Run Ι, ανακαλύφθηκε το σωματίδιο Higgs από τα πειράματα ATLAS και CMS. Το 2012, ο LHC σταμάτησε τη λειτουργία του για δυο χρόνια έτσι ώστε να πραγματοποιηθούν ορισμένες τεχνικές διεργασίες οι οποίες επέτρεψαν στον επιταχυντή να συγκρούσει πρωτόνια σε ενέργειες έως και √s = 14 T eV . Η επανέναρξη του LHC έλαβε χώρα το καλοκαίρι του 2015 (Run ΙΙ)και οι συγκρούσεις αναμένονται να συνεχιστούν μέχρι το 2019, όπου έχει προγραμματιστεί η δεύτερη αναβάθμιση (Phase Ι) των πειραμάτων για αντοχή και καλύτερη απόδοση σε υψηλότερους ρυθμούς σύγκρουσης των δεσμών. Μετά την δεύτερη αναβάθμιση, οι συγκρούσεις αναμένονται να ξεκινήσουν το 2021 (Run ΙΙΙ).Το αντικείμενο του πρώτου μέρους της παρούσας διατριβής αφορά την οργανολογία και πιο συγκεκριμένα τις μελέτες πρότυπων θαλάμων ανίχνευσης μιονίων οι οποίοι θα εγκατασταθούν στο πείραμα ATLAS κατά τη διάρκεια του Phase Ι.Το δεύτερο μέρος της διατριβής αφορά την αναζήτηση νέας φυσικής μέσω της πιθανής ανίχνευσης υπερσυμμετρικών σωματιδίων. Για το σκοπό χρησιμοποιήθηκαν πραγματικά δεδομένα από το Run Ι

scholarly journals Search for squarks and gluinos in final states with jets and missing transverse momentum using 139 fb−1 of $$ \sqrt{s} $$ = 13 TeV pp collision data with the ATLAS detector

2021 ◽  
Vol 2021 (2) ◽  
Author(s):  
G. Aad ◽  
◽  
B. Abbott ◽  
D. C. Abbott ◽  
A. Abed Abud ◽  
...  
Keyword(s):  
Transverse Momentum ◽  
Hadron Collider ◽  
Atlas Detector ◽  
Simplified Model ◽  
Supersymmetric Particle ◽  
Final States ◽  
Proton Proton ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
First And Second Generation ◽  
Proton Proton Collisions

Abstract A search for the supersymmetric partners of quarks and gluons (squarks and gluinos) in final states containing jets and missing transverse momentum, but no electrons or muons, is presented. The data used in this search were recorded by the ATLAS experiment in proton-proton collisions at a centre-of-mass energy of $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV during Run 2 of the Large Hadron Collider, corresponding to an integrated luminosity of 139 fb−1. The results are interpreted in the context of various R-parity-conserving models where squarks and gluinos are produced in pairs or in association and a neutralino is the lightest supersymmetric particle. An exclusion limit at the 95% confidence level on the mass of the gluino is set at 2.30 TeV for a simplified model containing only a gluino and the lightest neutralino, assuming the latter is massless. For a simplified model involving the strong production of mass-degenerate first- and second-generation squarks, squark masses below 1.85 TeV are excluded if the lightest neutralino is massless. These limits extend substantially beyond the region of supersymmetric parameter space excluded previously by similar searches with the ATLAS detector.

scholarly journals Search for new phenomena in events with two opposite-charge leptons, jets and missing transverse momentum in pp collisions at $$ \sqrt{\mathrm{s}} $$ = 13 TeV with the ATLAS detector

2021 ◽  
Vol 2021 (4) ◽  
Author(s):  
G. Aad ◽  
◽  
B. Abbott ◽  
D. C. Abbott ◽  
A. Abed Abud ◽  
...  
Keyword(s):  
Dark Matter ◽  
Transverse Momentum ◽  
Pair Production ◽  
Hadron Collider ◽  
Atlas Detector ◽  
Top Squark ◽  
Proton Proton ◽  
Opposite Charge ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
Wide Range

Abstract The results of a search for direct pair production of top squarks and for dark matter in events with two opposite-charge leptons (electrons or muons), jets and missing transverse momentum are reported, using 139 fb−1 of integrated luminosity from proton-proton collisions at $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV, collected by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider during Run 2 (2015–2018). This search considers the pair production of top squarks and is sensitive across a wide range of mass differences between the top squark and the lightest neutralino. Additionally, spin-0 mediator dark-matter models are considered, in which the mediator is produced in association with a pair of top quarks. The mediator subsequently decays to a pair of dark-matter particles. No significant excess of events is observed above the Standard Model background, and limits are set at 95% confidence level. The results exclude top squark masses up to about 1 TeV, and masses of the lightest neutralino up to about 500 GeV. Limits on dark-matter production are set for scalar (pseudoscalar) mediator masses up to about 250 (300) GeV.

scholarly journals Search for electroweak production of charginos and sleptons decaying into final states with two leptons and missing transverse momentum in $$\sqrt{s}=13$$ $$\text {TeV}$$ pp collisions using the ATLAS detector

2020 ◽  
Vol 80 (2) ◽  
Author(s):  
G. Aad ◽  
◽  
B. Abbott ◽  
D. C. Abbott ◽  
O. Abdinov ◽  
...  
Keyword(s):  
Hadron Collider ◽  
Atlas Detector ◽  
Supersymmetric Particle ◽  
Final States ◽  
Proton Proton ◽  
Direct Production ◽  
Proton Collisions ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
The Masses ◽  
Proton Proton Collisions

Abstract A search for the electroweak production of charginos and sleptons decaying into final states with two electrons or muons is presented. The analysis is based on 139 fb$$^{-1}$$-1 of proton–proton collisions recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider at $$\sqrt{s}=13$$s=13 $$\text {TeV}$$TeV. Three R-parity-conserving scenarios where the lightest neutralino is the lightest supersymmetric particle are considered: the production of chargino pairs with decays via either W bosons or sleptons, and the direct production of slepton pairs. The analysis is optimised for the first of these scenarios, but the results are also interpreted in the others. No significant deviations from the Standard Model expectations are observed and limits at 95% confidence level are set on the masses of relevant supersymmetric particles in each of the scenarios. For a massless lightest neutralino, masses up to 420 $$\text {Ge}\text {V}$$Ge are excluded for the production of the lightest-chargino pairs assuming W-boson-mediated decays and up to 1 $$\text {TeV}$$TeV for slepton-mediated decays, whereas for slepton-pair production masses up to 700 $$\text {Ge}\text {V}$$Ge are excluded assuming three generations of mass-degenerate sleptons.

scholarly journals Status of LHC Searches for SUSY without R-Parity

2015 ◽  
Vol 2015 ◽  
pp. 1-16 ◽  
Author(s):  
Roberto Franceschini
Keyword(s):  
Transverse Momentum ◽  
Large Hadron Collider ◽  
Hadron Collider ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
The Status

In this contribution we briefly review the status of current searches for supersymmetry at the Large Hadron Collider, focusing especially on viable sub-TeV colored superpartners which can appear in nonstandard scenarios. The presented material covers mostly signals that do not crucially rely on the presence of large missing transverse momentum, with special emphasis on R-parity violating supersymmetry. For some scenarios the prospects for the next run of the Large Hadron Collider and future machines are also presented.

scholarly journals Search for direct production of electroweakinos in final states with one lepton, missing transverse momentum and a Higgs boson decaying into two b-jets in $$pp$$ collisions at $$\sqrt{s}=13$$ TeV with the ATLAS detector

2020 ◽  
Vol 80 (8) ◽  
Author(s):  
G. Aad ◽  
◽  
B. Abbott ◽  
D. C. Abbott ◽  
A. Abed Abud ◽  
...  
Keyword(s):  
Higgs Boson ◽  
Transverse Momentum ◽  
Standard Model ◽  
Cross Sections ◽  
Hadron Collider ◽  
Atlas Detector ◽  
Direct Production ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
Higgs Boson Decaying ◽  
The Standard Model

Abstract The results of a search for electroweakino pair production $$pp \rightarrow \tilde{\chi }^\pm _1 \tilde{\chi }^0_2$$pp→χ~1±χ~20 in which the chargino ($$\tilde{\chi }^\pm _1$$χ~1±) decays into a W boson and the lightest neutralino ($$\tilde{\chi }^0_1$$χ~10), while the heavier neutralino ($$\tilde{\chi }^0_2$$χ~20) decays into the Standard Model 125 GeV Higgs boson and a second $$\tilde{\chi }^0_1$$χ~10 are presented. The signal selection requires a pair of b-tagged jets consistent with those from a Higgs boson decay, and either an electron or a muon from the W boson decay, together with missing transverse momentum from the corresponding neutrino and the stable neutralinos. The analysis is based on data corresponding to 139 $$\mathrm {fb}^{-1}$$fb-1 of $$\sqrt{s}=13$$s=13 TeV pp collisions provided by the Large Hadron Collider and recorded by the ATLAS detector. No statistically significant evidence of an excess of events above the Standard Model expectation is found. Limits are set on the direct production of the electroweakinos in simplified models, assuming pure wino cross-sections. Masses of $$\tilde{\chi }^{\pm }_{1}/\tilde{\chi }^{0}_{2}$$χ~1±/χ~20 up to 740 GeV are excluded at 95% confidence level for a massless $$\tilde{\chi }^{0}_{1}$$χ~10.

scholarly journals Search for new phenomena in final states with b-jets and missing transverse momentum in $$ \sqrt{\mathrm{s}} $$ = 13 TeV pp collisions with the ATLAS detector

2021 ◽  
Vol 2021 (5) ◽  
Author(s):  
G. Aad ◽  
◽  
B. Abbott ◽  
D. C. Abbott ◽  
A. Abed Abud ◽  
...  
Keyword(s):  
Transverse Momentum ◽  
Pair Production ◽  
Atlas Detector ◽  
Final States ◽  
Proton Proton ◽  
Missing Transverse Momentum ◽  
The Standard Model ◽  
Proton Data ◽  
Identification Techniques ◽  
New Phenomena

Abstract The results of a search for new phenomena in final states with b-jets and missing transverse momentum using 139 fb−1 of proton-proton data collected at a centre-of-mass energy $$ \sqrt{s} $$ s = 13 TeV by the ATLAS detector at the LHC are reported. The analysis targets final states produced by the decay of a pair-produced supersymmetric bottom squark into a bottom quark and a stable neutralino. The analysis also seeks evidence for models of pair production of dark matter particles produced through the decay of a generic scalar or pseudoscalar mediator state in association with a pair of bottom quarks, and models of pair production of scalar third-generation down-type leptoquarks. No significant excess of events over the Standard Model background expectation is observed in any of the signal regions considered by the analysis. Bottom squark masses below 1270 GeV are excluded at 95% confidence level if the neutralino is massless. In the case of nearly mass-degenerate bottom squarks and neutralinos, the use of dedicated secondary-vertex identification techniques permits the exclusion of bottom squarks with masses up to 660 GeV for mass splittings between the squark and the neutralino of 10 GeV. These limits extend substantially beyond the regions of parameter space excluded by similar ATLAS searches performed previously.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document