Search for third-generation leptoquarks decaying fullhadronic into a top quark and tau-lepton

Author: 
Tim Christensen
Date: 
Jun 2016

Thesis Type:

In dieser Arbeit wird eine Suche nach paarproduzierten skalaren Leptoquarks dritter Generation vorgestellt. Leptoquarks sind hypothetische Teilchen, die an Leptonen und Quarks koppeln. Der untersuchte Kanal ist der Zerfall in ein Top-Quark und ein Tauon, wobei diese hadronisch zerfallen. Es stehen Daten mit einer integrierten Luminosität von 2,2 fb$^{−1}$ zur Verfügung, die vom CMS-Experiment am LHC bei einer Schwerpunktsenergie von 13 TeV aufgenommen wurden.
Es wird eine Methode zur Rekonstruktion der Leptoquark-Masse vorgestellt. Diese wird als diskriminierende Variable zur Berechnung von Ausschlussgrenzen verwendet. Dazu wird eine Selektion erstellt, die das Verhältnis von Signal- zu Untergrundereignissen optimiert. Paarproduzierte Leptoquarks zerfallend in Top-Quark und Tauon können bis zu einer Masse von 480 GeV in einem Konfidenzintervall von 95 % ausgeschlossen werden.

In this thesis a search for pair production of scalar third-generation leptoquarks is presented. Leptoquarks are hypothetical particles coupling to leptons and quarks. The decay channel into a top quark and a tau lepton, both decaying hadronically, is studied. The data used in this analysis corresponds to an integrated luminosity of 2.2 fb$^{−1}$, which was recorded by the CMS experiment at the LHC at a centre-of-mass energy of 13 TeV.
A method for the reconstruction of the leptoquark mass is presented. The reconstructed mass is used as discriminating variable for the calculation of exclusion limits. A selection is developed to optimize signal to background ratio. Pair produced leptoquarks decaying into a top quark and a tau lepton are excluded up to masses of 480 GeV at 95 % confidence level.