Project

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Präzisionsrechnungen zu supersymmetrischen Prozessen

English title Precision Calculations for supersymmetric Processes
Applicant Spira Michael
Number 131964
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Paul Scherrer Institut
Institution of higher education Paul Scherrer Institute - PSI
Main discipline Particle Physics
Start/End 01.09.2011 - 31.08.2014
Approved amount 162'618.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Particle Physics
Theoretical Physics

Keywords (3)

Supersymmetrie; Loop-Rechnung; Parton-Shower

Lay Summary (German)

Lead
Die Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik gehört zu den vordringlichen Aufgaben am laufenden LHC am CERN in Genf. Zu den attraktivsten Erweiterungen des Standardmodells gehört die Supersymmetrie. Für die Suche nach den in diesen Modellen vorhergesagten supersymmetrischen Teilchen sind präzise Vorhersagen seitens der Theorie vonnöten, die die experimentellen Signaturen so realistisch und vollständig wie möglich beschreiben sollen. Dies erfolgt in diesem Projekt durch die Bestimmung höherer störungstheoretischer Korrekturen zu den supersymmetrischen Produktions- und Zerfallsprozessen sowie deren Kombination miteinander. Zudem werden diese Rechnungen an die von den Experimenten benutzten Parton-Shower angepasst und verlinkt, um zu realistischen Simulationen zu gelangen. Somit bilden die erlangten Ergebnisse eine solide Basis für die Suche nach supersymmetrischen Teilchen am LHC.
Lay summary
Thema dieses Forschungsprojekts ist die Berechnung der supersymmetrischen QCD-Korrekturen zur Produktion und dem Zerfall supersymmetrischer Teilchen unter Berücksichtung aller kinematischen Effekte und der Spin-Korrelationen zwischen Produktions- und Zerfallsprozessen. Die Suche nach supersymmetrischen Teilchen gehört zu den vorrangigen Zielen am gegenwärtig laufenden Large Hadron Collider (LHC).

Ziel dieses Projekts ist die Berechnung der supersymmterischen Produktions- und Zerfallsprozesse am LHC mit Genauigkeiten, die eine Bestimmung der supersymmetrischen Massen und Spin-Quantenzahlen mit der experimentell erreichbaren Genauigkeit ermöglichen. Somit wird dieses Projekt einen unverzichtbaren Beitrag zur Suche nach supersymmetrischen Teilchen und der Bestimmung ihrer Eigenschaften liefern. Besonderes Augenmerk wird dabei auf eine konsistente Behandlung endlicher Breiten-Effekte zwischen Produktion und Zerfall dieser Teilchen sowie der Spin-Effekte gelegt. Beide werden die kinematischen Verteilungen massgeblich beeinflussen und somit zu einer Verbesserung der theoretischen Vorhersagen führen.
Direct link to Lay Summary Last update: 30.11.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Publications

Publication
Squark Production and Decay matched with Parton Showers at NLO
Ryan Gavin, Christian Hangst, Michael Krämer, Margarete Mühlleitner, Mathieu Pellen, Eva Popenda, Michael Spira (2015), Squark Production and Decay matched with Parton Showers at NLO, in European Physical Journal, C75(1), 29.
Squark Production and Decay at NLO matched with Parton Showers
Gavin Ryan, Hangst Christian, Krämer Michael, Mühlleitner Margarete, Pellen Mathieu, Popenda Eva, Spira Michael (2014), Squark Production and Decay at NLO matched with Parton Showers, in Proceedings, 22nd International Workshop on Deep-Inelastic Scattering and Related Subjects (DIS2014), Warschau, PolenProceedings of Science, Trieste.
Matching Squark Pair Production at NLO with Parton Showers
Gavin Ryan, Hangst Christian, Krämer Michael, Mühlleitner Margarete, Pellen Mathieu, Popenda Eva, Spira Michael (2013), Matching Squark Pair Production at NLO with Parton Showers, in Journal of High Energy Physics, 10, 187.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
RWTH Aachen Germany (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Exchange of personnel
KIT Karlsruhe Germany (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Exchange of personnel

Abstract

The search for supersymmetric particles is one of the most important endeavours at the LHC. Colored supersymmetric particles, i.e. squarks and gluinos will be copiously produced at the LHC provided their masses range below about 2 TeV. In order to determine their properties experimentally, final-state cascade decays into leptons, jets and missing energy due to the escaping lightest supersymmetric particle have to be investigated. Invariant mass distributions of several combinations of the leptons and jets develop kinematical boundaries due to intermediate supersymmetric particles as sleptons or gauginos within the cascade decay chain. These edges are highly sensitive to relations between the supersymmetric masses and thus serve as observables for precision measurements which allow to unravel the underlying supersymmetric model. Moreover, angular and energy distributions of the final-state particles are significantly affected by spin correlations between the supersymmetric particles. Experimental studies are based on leading order calculations in perturbation theory so far. These develop sizable theoretical uncertainties. In order to reduce them calculations at next-to-leading order and beyond are needed.The topic of this work is the systematic calculation of the supersymmetric QCD corrections to the final-state distributions of the cascade decays of squarks and gluinos which are sensitive to the mass parameters and spin quantum numbers of the primary and intermediate supersymmetric particles as e.g. the gauginos and sleptons in addition to the squarks and gluinos. The outcome will have a significant impact on the accuracy of the extracted supersymmetric parameters which are needed to pin down the underlying model.
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