Proton-proton çarpışmasında nötralino ve chargino üretimi
The neutralino and chargino production in proton-proton collisions
Yazar: MEHMET DEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. AHMET HAKAN YILMAZ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, MSSM çerçevesinde herhangi bir kısıtlama yapılmaksızın ilişkili Lagranjiyen parametrelerinin cebirsel olarak ters çevrilmesi sonucu elde edilen higgsino-türü, gaugino-türü ve karışım-durumu senaryoları için proton-proton çarpışmasında iki nötralino üretim süreçleri pp(qq)→NiNj (tek-ilmek seviyesinde) ve pp(gg)→NiNj (tek-ilmek seviyesinde), iki chargino üretim süreci pp(qq)→CiCj ve tek-nötralino üretim süreçleri pp(qq)→glüyinoNi, pp(qg)→skuarkNi, pp(qq)→NiCj ve pp(gg)→glüyinoNi (tek-ilmek seviyesinde) incelendi. Toplam tesir kesitlerin kütle merkezi enerjisine, skaler kuarkın/glüyinonun kütlesine, M2-μ gaugino/higgsino kütle parametrelerine, chargino kütlesine ve faktorizasyon/renormalizasyon ölçeğine (tek-ilmek katkıları için) göre değişimleri, nötralinoların/charginoların gaugino ve higgsino bileşen katkıları dikkate alınarak analiz edildi. Sonuç olarak, nötralino ve chargino üretim süreçlerinin, gaugino/higgsino ayrışımına önemli derecede bağlı olduğu, nötralino ve charginonun gaugino bileşenleri baskın olduğunda, çoğunlukla tesir kesitleri için daha büyük değerler elde edildiği ve dikkate alınan üretim süreçleri arasında özellikle pp→C1C1 ve pp→N2C1'in önemli katkılara sahip olduğu görüldü. Ayrıca, iki nötralino üretimine gelen tek-ilmek seviyesi düzeltmelerinin, tesir kesitlerini önemli ölçülerde arttırdığı ve K-çarpanının skaler kuark kütlesinin ve gaugino/higgsino kütle parametresinin değişimine hassas olduğu tespit edildi. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, LHC ve diğer hadron çarpıştırıcılarındaki süpersimetrik parçacıkların deneysel araştırmalarından, özellikle nötralinoların ve charginoların kütleleri ve bağlaşımları üzerine doğru sınırlamalar türetilmesinde veya keşfedilmeleri durumunda özelliklerinin hassas bir şekilde belirlenmesinde yol gösterici olacaktır.

Abstract:
In this study, the neutralino pair production via the processes pp(qq)→NiNj and pp(gg)→NiNj including one-loop level contributions, the chargino pair production via the process pp(qq)→CiCj and single neutralino production via the processes pp(qq)→glüyinoNi, pp(qg)→squarkNi, pp(qq)→NiCj and pp(gg)→glüyinoNi (at one-loop level) in proton-proton collisions were investigated for higgsino-like, gaugino-like and mixture-case scenarios obtained by recovering the associated Lagrangian parameters as direct analytical expressions of suitable physical masses without constraining any of them in the MSSM. The dependence of total cross sections on the center-of-mass energy, the squark/gluino mass, the chargino mass, the M2-μ mass parameters and the factorization/renormalization scales (for one-loop corrections) was analyzed in detail, focusing on the gaugino/higgsino decomposition of the charginos and neutralinos. As a result, it has clearly seen that the total production cross sections are significantly dependent on the gaugino/higgsino decomposition of the charginos and neutralinos, and the larger values for the cross section are generally achieved when the gaugino components of neutralinos and charginos are dominant. In addition, the processes pp→C1C1 and pp→N2C1 are seen to have more contributions than the others. Furthermore, it has been concluded that the one-loop corrections to the neutralino pair production enhance the cross section significantly, and the K-factor is the most sensitive to the higgsino/gaugino mass parameters and the squark mass variations. In our opinion, outputs of this study will be helpful for deriving more precise bounds on neutralino/chargino masses and couplings, or in the case of discovery, leading to determine its properties in a good sensitivity in LHC and future hadron colliders.