Búsqueda de supersimetría en el detector ATLAS (CERN-LHC)

Abstract

La búsqueda de nueva física más allá del Modelo Estándar es el principal objetivo de la física experimental de altas energías desde el descubrimiento del bosón de Higgs por ATLAS y CMS en 2012. Motivaciones relacionadas con mediciones astrofísicas que predicen la existencia de materia y energía oscura, o el supuesto de una gran unificación de las fuerzas elementales de la naturaleza, entre tantas otras, justifican dicha búsqueda. La Supersimetría (SUSY) es la teoría mejor fundamentada desde el punto de vista teórico y provee modelos con estados finales atractivos para su búsqueda en colisionadores como el LHC. En esta tesis se presenta un estudio para la búsqueda de nueva física en el marco de la teoría SUSY en estados finales con fotones aislados, jets y alto momento transversal faltante en colisiones protón-protón a una energía de centro de masa de 13 TeV. La búsqueda se realiza utilizando el conjunto de datos colectados con el detector ATLAS en el LHC entre 2015 y 2018, correspondiente a una luminosidad integrada de 139 f b −1 . Para un correcto análisis de los datos es imprescindible estudiar las eficiencias de selección de objetos a medida que se adquieren datos. En este contexto, esta tesis presenta un estudio detallado del cálculo de las eficiencias del trigger de fotones y de multijets. Se presenta además un estudio de factibilidad para una búsqueda en el marco de un modelo de SUSY más complejo, conocido como Stealth SUSY, con fotones, múltiples jets y bajo momento transverso faltante en el estado final.

The search for new physics beyond the Standard Model is the main objective of experimental high energy physics since the discovery of the Higgs boson by ATLAS and CMS in 2012. Motivations related to astrophysical measurements that predict the existence of matter and dark energy, or the assumption of a great unification of the elemental forces of nature, among many others, justify this search. Supersym- metry (SUSY) is the theory best motivated from the theoretical point of view and provides models with attractive final states for their search in colliders such as the LHC. In this thesis a study for the search of new physics within the framework of the SUSY theory in final states with isolated photons, jets and high missing transverse momen- tum in proton-proton collisions at a center of mass energy of 13 TeV, is presented. The search is performed using the dataset collected with the ATLAS detector at the LHC between 2015 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 139 f b −1 . For a correct analysis of the data it is essential to study the efficiencies of the object selection as data is acquired. In this context, this thesis presents a detailed study of the calculation of photon and multijet trigger efficiencies. A feasibility study is also presented for a search within the framework of a more complex SUSY model, known as Stealth SUSY, with photons, multiple jets and low missing transverse momentum in the final state.