Αναζήτηση μονών Λεπτοκουάρκς και "chargino / neutralino" με τον ανιχνευτή DELPHI στο LEP2

Abstract

This thesis describes a search for single production of scalar and vector leptoquarks particles of the first generation. They are a prediction of many models beyond the Standard Model. The extraction of the final results was performed based on all data collected by the DELPHI experiment at e⁺e⁻ centre-of-mass energies of 189-208 GeV, corresponding to an integrated Luminosity of 384 pb⁻¹. The search of these particles has been performed using ERATO-LQ generator, which uses the "perturbative approximation". In addition a search has been made with the PYTHIA generator using the method of "resolved photon approximation". Although these two different procedures are based on two different generators based on two different theoretical methods for the cross-section calculation, under the same conventions and taking into account the chirality of the leptoquark coupling, lead to similar results at 95% confidence level. The studied topologies might be one isolated electron and one jet (Topo1) or one isolated electron and two jets (Topo2). After the analysis no excess of events has been found and the observed candidate events in the data are in a good agreement with the Standard model expectation. Limits at 95% confidence level on the leptoquark masses were set. An upper limit is also given on the Yukawa coupling λ and model-independent cross-section limits as a function of the leptoquark mass, at 95%, are also given. Furthermore in this thesis a search has been made for single sparticle production under the assumption that R-parity is not conserved, since in this case the squarks and the scalar leptoquarks have the same features. This analysis is based on all data collected by the DELPHI experiment at centre-of-mass energy 189 GeV, corresponding to an integrated Luminosity of 158 pb⁻¹. In particular the production of a sneutrino resonance in the schannel decaying into νμ → l±χ± → 4/± + (PT) and νμ → νμχ⁻⁰ → 2l± + PT are studied. The most spectacular manifestation of Rp could be the presence of a sneutrino resonance. This reaction arises from an s-neutrino resonant production via the couplings λ₁₂₁ and λ₁₃₁. No excess of events beyond the Standard Model is found and limits on the production cross-sections and on the R-parity violating coupling λ₁₂₁ and λ₁₃₁ at 95% CL as a function of the s-neutrino mass are given.

Η παρούσα εργασία περιγράφει την άμεση αναζήτηση των μοναχικά παραγόμενων πρώτης γενιάς βαθμωτών και διανυσματικών Λεπτοκουάρκς σωματιδίων, που προβλέπονται από θεωρίες Νέας Φυσικής πέρα από Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model). Για την εξαγωγή των τελικών αποτελεσμάτων έχουν αναλυθεί τα δεδομένα που παρήχθησαν στις ενέργειες κέντρου μάζας √s = 183, 189, 192, 194, 196, 200, 202, 204, 206, 208 GeV με μια ολική φωτεινότητα 384 pb⁻¹ και συλλέχθηκαν κατά την χρονική περίοδο 1998-2001 από τον ανιχνευτή DELPHI του επιταχυντή LEP. Η μελέτη παραγωγής τέτοιων σωματιδίων έγινε με την παραγωγή προσομοιωμένων γεγονότων χρησιμοποιώντας τον γεννήτορα ERATO-LQ, ο οποίος εφαρμόζει τη διαταρακτική μέθοδο (Perturbative Approach approximation). Επιπλέον μελέτη έγινε με την μέθοδο της αποδιδόμενης συνεισφοράς του φωτονίου (Resolved Photon method), χρησιμοποιώντας τον γεννήτορα ΡΥΤΗΙΑ. Και οι δύο μέθοδοι, που στηρίζονται σε διαφορετική μεθοδολογία σχετικά με τον θεωρητικό υπολογισμό των ενεργών διατομών, κάτω από τις ίδιες απαιτήσεις για την εκλογή της σταθεράς σύζευξης ("chirality") δίνουν συγκρίσιμα αποτελέσματα, σε 95% επίπεδο εμπιστοσύνης. Η μελετώμενη τοπολογία είναι 1 ηλεκτρόνιο και 1 πίδακας σωματιδίων (Topo1) ή 1 ηλεκτρόνιο και 2 πίδακες σωματιδίων (Topo2). Όλες οι έρευνες δεν έδωσαν περίσσεια γεγονότων που να οφείλεται σε Νέα Φυσική. Τα αποτελέσματα συμφωνούν με το Καθιερωμένο Πρότυπο. Υπολογίστηκαν τα όρια των συζεύξεων των βαθμωτών και των διανυσματικών Λεπτοκουάρκ σαν συνάρτηση της μάζας των Λεπτοκουάρκ και υπολογίστηκαν όρια των μαζών των Λεπτοκουάρκ με την υπόθεση ότι η σύζευξη ισούται με την αelm, σε 95% επίπεδο εμπιστοσύνης. Επιπλέον στην παρούσα εργασία περιγράφεται και η αναζήτηση των μονών παραγόμενων υπερσυμμετρικών σωματιδίων "gaugino", που εμφανίζονται στην υπερσυμμετρική θεωρία όταν δεν διατηρείται η R-ομοτιμία επειδή στην περίπτωση αυτή τα s-κουάρκς και τα βαθμωτά Λεπτοκουάρκς έχουν κοινά χαρακτηριστικά. Έτσι αναλύθηκαν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον ανιχνευτή DELPHI του επιταχυντή LEP σε ενέργεια κέντρου μάζας √s = 189 GeV με ολική φωτεινότητα 158 pb⁻¹. Ιδιαίτερα μελετήθηκε η σε συντονισμό παραγωγή του s-νετρίνου στο s-κανάλι και η διάσπαση του σε μονό "chargino" [4l± + (PT)] και μονό "neutralino" [2l± + (PT)], Τα πιο ενδιαφέροντα αποτελέσματα είναι τα όρια τα οποία μπορούν να εξαχθούν για σταθερές συζεύξεις, λ₁₂₁ και λ₁₃₁, που παραβιάζουν την R-ομοτιμία. Και στην περίπτωση αυτή δεν βρέθηκε απόκλιση από το Καθιερωμένο Πρότυπο. Τα όρια που λαμβάνουμε και για τις δύο σταθερές σύζευξης προσεγγίζουν τιμές της τάξης του 10⁻³ για τιμές της μάζας του s-νετρίνου mν ίσες με √s και σε 95% επίπεδο εμπιστοσύνης.