33 TeV'lik kütle merkezi enerjisinde slepton sinyalinin küçük kütle farkı durumunda incelenmesi
Probing slepton signal at center of mass energy of 33 TeV in the compressed mass spectra
Yazar: FATMA BETÜL GÜZELOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÇELİK
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Hadron = Hadron ; Standart model = Standard model ; Süpersimetri = Supersymmetry

Özet:
Temel parçacıkların ve onların birbiriyle olan etkileşmelerini açıklayan Standart Model, en başarılı kuramlardan biri olmasına rağmen tamamlanmış bir teori değildir. En büyük sorunlarından biri, karanlık madde için herhangi bir şey söyleyememesidir. Yani, evrendeki maddeyi oluşturan temel parçaçıklar ve onların birbirleri ile etkileşimini sağlayan kuvvet taşıyıcıları arasında karanlık madde için herhangi bir aday yoktur.
Süpersimetri, standart modelin açıklayamadığı diğer bazı sorulara cevap vermekle beraber, R paritenin korunduğu minimal süpersimetrik modelde, en hafif süpersimetrik parçacık kendisinden daha hafif bir süpersimetrik parçacığa bozunamayacağı için karanlık maddeye adaydır. Şu ana kadar gerek Fermilab'daki Tevatronda gerekse de CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı üzerindeki CMS ve ATLAS dedektörleri tarafından toplanan verilerde herhangi bir süpersimetri izine rastlanmamış ve bu araştırmalar süpersimetrik parçacıkların kütleleri üzerine limitler koymuştur. Yapılan çalışmalardan bazılarında renkli parçacıkların üretimine odaklanılmışken bazılarında ise chargino-neutralino, chargino-chargino veya slepton çifti üretimine odaklanılmıştır. Bu fenomenolojik çalışmada, 33 Teraelektron Voltluk kütle merkezi enerjisinde proton-proton çarpışmasında oluşan slepton sinyali; bir ISR jet, sleptonların bozunumundan gelen iki adet zıt işaretli lepton ve dedektörde herhangi bir iz bırakmadan kaçan LSP kaynaklı enine kayıp momentum olan son durumlarda incelendi. Slepton ile LSP arasındaki kütle farkının küçük olduğu durumları ele alıp, slepton sinyalini standart model ardalanlarından ayırmak, sinyal ardalan oranını artıran kinematik değişkenleri belirlemek ve optimize etmek bu çalışmanın başlıca hedefleri arasındadır. Çalışmanın sonucunda, kinematik parametreler ve optimum değerleri tespit edildi. Bu optimum değerler ışığında $100 fb^{-1}$ ışıklılığa tekabül eden bir data ile 33 TeV'lik K.M. enerjisinde slepton kütlesinin 235 GeV, LSP'nin kütlesinin 230 GeV olduğu bir slepton sinyalinin $7.4\sigma$ sinyal anlamlılık ile gözlenebileceği gösterildi.

Abstract:
Although Standard Model, explaining elementary particles and their interactions, is one of the most successful theories, it is not a complete theory. One of its greatest flaws is that it cannot explain the existence of dark matter. In other words, there is no candidate for dark matter among the fundamental particles that make up the matter in the universe.
While supersymmetry answers some other questions that the standard model cannot explain, in the minimal supersymmetric model where R parity is preserved, the lightest supersymmetric particle is a candidate for dark matter. Thus far, no traces of supersymmetry have been detected in data collected at CERN's Large Hadron Collider or at Fermilab's Tevatron, and these studies have set limits on the masses of supersymmetric particles. In this phenomenological study, the slepton signal produced in the proton-proton collision at center of mass of 33 TeV is probed in a final state with an ISR jet, two opposite sign-leptons and missing transverse momentum. The main objectives of this study are to separate the slepton signal from the standard model backgrounds, by optimizing the kinematic variables that increase the signal background ratio in the compressed scenario. As a result of the study, kinematic parameters and their optimum values were determined. In the light of these optimum values, with a data corresponding to $100 fb^{-1}$ luminosity, we show that a slepton signal with a mass of 235 GeV and LSP with a mass of 230 GeV could be observed with a signal significance of $7.4\sigma$.