Calorimeter-Based Triggers at the ATLAS Detector for Searches for Supersymmetry in Zero-Lepton Final States

Abstract

Diese Arbeit besteht aus drei eng zusammenhängenden Teilen. Es wird eine Analyse von Daten des ATLAS-Detektors aus dem Jahr 2010 durchgeführt, die in Proton-Proton-Kollisionen bei einer Schwerpunktsenergie von 7 TeV aufgezeichnet wurden und eine integrierte Luminosität von 33,4 pb-1 umfassen, mit dem Ziel, supersymmetrische Endzustände mit Jets, fehlender transversaler Energie und ohne Elektronen und Myonen nachzuweisen. Dabei wird kein über den erwarteten Standardmodelluntergrund hinausgehender Überschuss an Ereignissen beobachtet. Auf die Massenparameter von zwei supersymmetrischen Szenarien mit gravitationsvermittelter Symmetriebrechung, von mSUGRA mit tan β = 3, A0 = 0 GeV und μ > 0 und von einem vereinfachten Modell, werden Ausschlussgrenzen mithilfe der CLs- und der PLR-Methode gesetzt, welche die Ausschlussgrenzen früherer Experimente deutlich übertreffen. Die Analyse validiert die offiziellen Ergebnisse der ATLAS-Supersymmetrie-Gruppe und berücksichtigt zusätzlich Unsicherheiten infolge der Überlagerung mehrerer gleichzeitiger Proton-Proton-Wechselwirkungen.Die Raten und Effizienzen der im ATLAS-Detektor verwendeten Trigger, die auf kombinierten Signaturen mit Jets und fehlender transversaler Energie beruhen, werden untersucht. Diese Trigger sind die Primärtrigger für die vorgestellte Suche nach Supersymmetrie im Null-Lepton-Kanal. Methoden zur Bestimmung der Triggereffizienzen auf Daten werden getestet und auf größtmögliche Statistik hin optimiert. Für die Messung der Effizienzen auf Daten aus 2010 und 2011 wird die Bootstrap-Methode verwendet, um den Bias der Sample-Trigger zu korrigieren. Verschiedene, auf Jets und fehlender transversaler Energie basierende Sample-Trigger werden verglichen und ihre Effizienzen werden bestimmt. Der Bias, der der Fehlerfortpflanzung in der Bootstrap-Methode inhärent ist, wird untersucht und korrigiert. Die hierdurch mögliche Bestimmung der Lage des Plateaus in den erhaltenen zweidimensionalen Triggereffizienzkurven ist Bestandteil der offiziellen Analysen der ATLAS-Supersymmetrie-Gruppe 2010 und 2011.Um den Anteil der durch Auflösungseffekte hervorgerufenen scheinbaren fehlenden transversalen Energie an den Triggerraten als Funktion der Anzahl der gleichzeitigen Proton-Proton-Wechselwirkungen beschreiben zu können, wird ein allgemeingültiges Modell entwickelt. Die Modellparameter werden an die Eigenschaften des ATLAS-Triggers angepasst und die erhaltenen Vorhersagen mit Messungen der entsprechenden Raten des ATLAS-Triggers verglichen. Eine gute Überstimmung zeigt sich für Trigger mit niedrigen Schwellwerten, deren Raten von Auflösungseffekten dominiert werden, während die Triggerraten für höhere Schwellwerte unterschätzt werden. Dies wird begründet mit dem Auftreten zusätzlicher Quellen von echter und scheinbarer fehlender transversaler Energie, die im Modell nicht abgebildet werden.