Title (eng)
Tools for the reinterpretation of BSM searches with simplified models
Author
Federico Ambrogi
Advisor
André H. Hoang
Co-Advisor
Wolfgang Waltenberger
Assessor
Jenny List
Gudrid Moortgat-Pick
Abstract (deu)
Die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells (Beyond the Standard Model BSM) is eine der grössten gegenwärtigen Herausforderungen sowohl für Theoretiker als auch für Experimentatoren in der Teilchenphysik. Astrophysikalische Beobachtungen zeigen, dass etwa 25% des Energiege- halts des Universums aus einer unbekannten dunklen Materie besteht, die nicht innerhalb des Standardmodells der Teilchenphysik erklärt werden kann. Andere Probleme, wie etwas das Hier- archieproblem des Higgsbosons, legen ebenfalls nahe, dass das Standardmodell nicht der Weisheit letzter Schluss ist.
Die Supersymmetrie (SUSY) ist die wohl attraktivste Erweiterung des Standardmodells, liefert sie doch eine mögliche Erklärung sowohl für das Rätsel der dunklen Materie als auch für das Hierarchieproblem. Doch trotz eines umfangreichen Suchprogramms am LHC wurden bislang keine SUSY Teilchen gefunden. Das Ergebnis der SUSY Suchen wird häufig im Rahmen sogenannter vereinfachter Modelle (Simplified Model Spectra – SMS) publiziert. Diese Modelle reduzieren den komplizierten Parameterraum generischer SUSY Modelle, indem sie sich auf eine handvoll neuer Teilchen konzentrieren. Aufgrund ihrer grossteils modellunabhängiger Annahmen erlauben es diese Modelle, die Resultate für SUSY Suchen auf andere BSM Theorien umzulegen.
Die vorliegende Arbeit umfasst die Beiträge zur Entwicklung dreier Softwarewerkzeuge, die alle da- rauf ausgelegt sind, die Phänomenologie verschiedener BSM Theorien zu disseminieren. Zuerst wird die Implementierung der CMS-SUS-16-033 Analyse im Softwarepaket MadAnalysis 5 beschrieben. Diese Analyse beinhaltet die erste Suche nach rein hadronischen Endzuständen bei einer Schwer- punktsenergie von 13 TeV, die in MadAnalysis 5 implementiert wurde. Danach stellt diese Arbeit die Version 1.1 des Softwarewerkzeugs SModelS vor, mit einer Betonung auf die Erweiterung der Datenbank der SMS Resultate mit selbst produzierten Resultaten. Als konkretes Beispiel wird gezeigt werden, wie SModelS unter Zuhilfenahme der neuen Resultate den Parameterraum von bes- timmten SUSY Modellen effizient einschränken kann. Zuletzt werden die Neuerungen von MadDM Version 3.0 diskutiert, wie z.B. das neu entwickelte Modul, das Vorhersagen für die indirekte Detektion dunkler Materie mit den letzten experimentellen Ergebnissen vergleicht.
Abstract (eng)
The search for Beyond the Standard Model (BSM) physics is one of the main challenges for both experimentalists and theorists in particle physics. Astrophysical observations show that around 25% of the total energy content of the universe includes a form of particle dark matter (DM), that cannot be explained by the Standard Model (SM). Other shortcomings, like the hierarchy problem, suggest that the SM might not be the final theory of particle physics.
Supersymmetry (SUSY) is one of the most appealing extensions of the SM, able to solve both the DM and hierarchy problems. Despite the extensive experimental efforts, SUSY particles have not been discovered yet. The results of SUSY searches at the LHC are frequently interpreted with simplified model spectra (SMS). They aim at reducing the complicated parameter space of generic SUSY models to just a handful of new particles. Owing to their largely model indepen- dent assumptions, SMS allow to use the results for SUSY searches to constrain other BSM theories.
This thesis summarizes the contribution in the developments of three different tools designed to study the phenomenology of arbitrary BSM theories. First, the implementation of CMS-SUS-16-033 in the MadAnalysis 5 recasting tool is described. This analysis represents the first "all hadronic" final state search at 13 TeV centre-of-mass energy implemented in this framework. Then, the version v1.1 of the SModelS tool is introduced, with emphasis on the extension of the database of SMS results with homegrown recast results. As a concrete example it will be demonstrated how SModelS can efficiently constrain the parameter space of a specific SUSY model by taking full advantage of these new results. Finally, the new features of v.3.0 of MadDM, such as the newly developed modules for DM indirect detection predictions and for the comparison with the latest experimental results, are discussed.
Keywords (eng)
Particle physicsSupersymmetrydark matterphenomenologyBSMtools
Keywords (deu)
TeilchenphysikSupersymmetriedunklen MateriePhänomenologieBSMTools
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
xi, 187 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
199
Study plan
Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Physik)
[UA]
[796]
[605]
[411]
Association (deu)
Title (eng)
Tools for the reinterpretation of BSM searches with simplified models
Author
Federico Ambrogi
Abstract (deu)
Die Suche nach Physik jenseits des Standardmodells (Beyond the Standard Model BSM) is eine der grössten gegenwärtigen Herausforderungen sowohl für Theoretiker als auch für Experimentatoren in der Teilchenphysik. Astrophysikalische Beobachtungen zeigen, dass etwa 25% des Energiege- halts des Universums aus einer unbekannten dunklen Materie besteht, die nicht innerhalb des Standardmodells der Teilchenphysik erklärt werden kann. Andere Probleme, wie etwas das Hier- archieproblem des Higgsbosons, legen ebenfalls nahe, dass das Standardmodell nicht der Weisheit letzter Schluss ist.
Die Supersymmetrie (SUSY) ist die wohl attraktivste Erweiterung des Standardmodells, liefert sie doch eine mögliche Erklärung sowohl für das Rätsel der dunklen Materie als auch für das Hierarchieproblem. Doch trotz eines umfangreichen Suchprogramms am LHC wurden bislang keine SUSY Teilchen gefunden. Das Ergebnis der SUSY Suchen wird häufig im Rahmen sogenannter vereinfachter Modelle (Simplified Model Spectra – SMS) publiziert. Diese Modelle reduzieren den komplizierten Parameterraum generischer SUSY Modelle, indem sie sich auf eine handvoll neuer Teilchen konzentrieren. Aufgrund ihrer grossteils modellunabhängiger Annahmen erlauben es diese Modelle, die Resultate für SUSY Suchen auf andere BSM Theorien umzulegen.
Die vorliegende Arbeit umfasst die Beiträge zur Entwicklung dreier Softwarewerkzeuge, die alle da- rauf ausgelegt sind, die Phänomenologie verschiedener BSM Theorien zu disseminieren. Zuerst wird die Implementierung der CMS-SUS-16-033 Analyse im Softwarepaket MadAnalysis 5 beschrieben. Diese Analyse beinhaltet die erste Suche nach rein hadronischen Endzuständen bei einer Schwer- punktsenergie von 13 TeV, die in MadAnalysis 5 implementiert wurde. Danach stellt diese Arbeit die Version 1.1 des Softwarewerkzeugs SModelS vor, mit einer Betonung auf die Erweiterung der Datenbank der SMS Resultate mit selbst produzierten Resultaten. Als konkretes Beispiel wird gezeigt werden, wie SModelS unter Zuhilfenahme der neuen Resultate den Parameterraum von bes- timmten SUSY Modellen effizient einschränken kann. Zuletzt werden die Neuerungen von MadDM Version 3.0 diskutiert, wie z.B. das neu entwickelte Modul, das Vorhersagen für die indirekte Detektion dunkler Materie mit den letzten experimentellen Ergebnissen vergleicht.
Abstract (eng)
The search for Beyond the Standard Model (BSM) physics is one of the main challenges for both experimentalists and theorists in particle physics. Astrophysical observations show that around 25% of the total energy content of the universe includes a form of particle dark matter (DM), that cannot be explained by the Standard Model (SM). Other shortcomings, like the hierarchy problem, suggest that the SM might not be the final theory of particle physics.
Supersymmetry (SUSY) is one of the most appealing extensions of the SM, able to solve both the DM and hierarchy problems. Despite the extensive experimental efforts, SUSY particles have not been discovered yet. The results of SUSY searches at the LHC are frequently interpreted with simplified model spectra (SMS). They aim at reducing the complicated parameter space of generic SUSY models to just a handful of new particles. Owing to their largely model indepen- dent assumptions, SMS allow to use the results for SUSY searches to constrain other BSM theories.
This thesis summarizes the contribution in the developments of three different tools designed to study the phenomenology of arbitrary BSM theories. First, the implementation of CMS-SUS-16-033 in the MadAnalysis 5 recasting tool is described. This analysis represents the first "all hadronic" final state search at 13 TeV centre-of-mass energy implemented in this framework. Then, the version v1.1 of the SModelS tool is introduced, with emphasis on the extension of the database of SMS results with homegrown recast results. As a concrete example it will be demonstrated how SModelS can efficiently constrain the parameter space of a specific SUSY model by taking full advantage of these new results. Finally, the new features of v.3.0 of MadDM, such as the newly developed modules for DM indirect detection predictions and for the comparison with the latest experimental results, are discussed.
Keywords (eng)
Particle physicsSupersymmetrydark matterphenomenologyBSMtools
Keywords (deu)
TeilchenphysikSupersymmetriedunklen MateriePhänomenologieBSMTools
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
199
Association (deu)
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