HL-LHC sensitivity for heavy MSSM Higgs bosons in di-tau decays using realistic and parametrized detector simulation techniques with the CMS experiment

Julia Himmelsbach, Christoph Eisenmenger-Sittner
2020
Mit der Entdeckung des Higgs-Bosons am Large Hadron Collider (LHC) im Jahr 2012 wurdedas Standardmodell (SM) der Teilchenphysik komplettiert. Dunkle Materie oder Gravitationkonnen im Rahmen des SM allerdings nicht erklärt werden, weshalb es erweiterter Theorienbedarf, wie z.B. der minimalen supersymmetrischen Erweiterung des SM (MSSM). Diese sagtfünf Higgs-Bosonen voraus: ein leichtes Higgs-Boson h, zwei schwere Higgs-Teilchen H undA und zwei geladene Higgs-Bosonen H+-.Das Compact Muon Solenoid
more » ... Experiment (CMS) am LHC sucht, unter anderem, nachden MSSM-Higgs-Bosonen H und A. Bis jetzt ist kein Nachweis gelungen, entweder weildie Teilchen nicht existieren oder aufgrund von experimentellen Grenzen, wie die derzeitverfügbare Luminosität und erreichbare Energie des LHC. Mit dem High-Luminosity LHC(HL-LHC), dem im Bau befindlichen Upgrade des LHC, sollen diese experimentellenLimitierungen reduziert werden. Um eine gleichbleibende Detektorperformance bei höheremPile-Up und Untergrund zu gewährleisten, wird das CMS-Experiment ebenfalls umgebaut.Projektionsstudien verwenden experimentelle Daten und Simulationen um Vorhersagenzu treffen, wie z.B. über die Detektorperformance des CMS-Upgrades, über die Messung derEigenschaften des Higgs-Bosons am HL-LHC oder über die Suche nach den MSSM-Higgs-Bosonen am HL-LHC.Im Zuge dieser Arbeit werden zwei Simulationsverfahren, eine realistische Detektorsimulation("full simulation") und eine parametrisierte Detektorsimulation ("fast simulation"),vorgestellt und im Kontext der finalen Diskriminante, der totalen transversalen Masse desH -> tautau Zerfalls miteinander verglichen. Der Vergleich zeigt eine mäßige Übereinstimmungder Verfahren, mit Abweichungen von 30% für b-tagged-Ereignisse bzw. 50% für nicht b-tagged-Ereignisse. Grund dafür sind Unterschiede in den simulierten Datensätzen, wieetwa die Impulsverteilungen der fehlenden Transversalenergie oder die Grundmenge vontau-Kandidaten. Eine bessere Übereinstimmung könnte erzielt werden durch die Anpassung derpT-Verteilungen der tau [...]
doi:10.34726/hss.2020.84780 fatcat:tcsqtkjreza23dysvi6mqj63oi