Suche nach skalaren Leptoquarks der dritten Generation im Zerfallskanal $LQ_3 \to t\tau$ am LHC

Author: 
Andreas Kell
Date: 
Jun 2014

Thesis Type:

In this study a search for third generation scalar leptoquarks using data collected with the Compact Muon Solenoid (CMS) detector at the Large Hadron Collider (LHC) is presented. Leptoquarks are hypothetical particles which couple to leptons and bosons and therefore establish a connection between the lepton- and the quark-sector. The pair production of leptoquarks is studied at the LHC in the decay channel $LQ_3 \to t\tau$. In the final state at least one hadronically decaying tau lepton, at least one electron, several jets and missing transverse energy are expected. For this analysis the whole CMS dataset from 2012, with a center-of-mass energy of $\sqrt{s} = 8$ TeV according to an integrated luminosity of 19.7 fb$^{−1}$ is analysed.
No excess over the standard model expectation is observed and limits on the production cross section $\sigma(pp \to LQ_3 \overline{LQ}_3, LQ_3 \to t \tau)$ at 95% Confidence Level (CL) are calculated. The results obtained in this analysis are combined with the results from two other studies in the muon channel. In the combination scalar leptoquarks of the third generation can be excluded up to a mass of 670 GeV/c$^2$.

In dieser Studie wird eine Suche nach skalaren Leptoquarks der dritten Generation anhand von Daten des Compact-Muon-Solenoid (CMS)-Detektors am Large Hadron Collider (LHC) präsentiert. Leptoquarks sind hypothetische Teilchen, die sowohl an Leptonen als auch an Quarks koppeln, und somit eine Verbindung zwischen dem Lepton- und dem Quark-Sektor herstellen. Untersucht wird die Leptoquark-Paarerzeugung am LHC im Zerfallskanal $LQ_3 \to t\tau$. Im Endzustand werden mindestens ein hadronisch zerfallendes Tau-Lepton, ein Elektron, mehrere Jets, sowie fehlender Transversalimpuls erwartet. Für die Analyse wird der gesamte CMS-Datensatz des Jahres 2012 verwendet, der bei einer Schwerpunktsenergie von $\sqrt{s} = 8$ TeV aufgezeichnet wurde und einer integrierten Luminosität von 19,7 fb$^{−1}$ entspricht.
Es wird kein Überschuss zur Standardmodell-Erwartung beobachtet und daher werden Ausschlussgrenzen mit 95% Confidence Level (CL) auf den Wirkungsquerschnitt $\sigma(pp \to LQ_3 \overline{LQ}_3, LQ_3 \to t \tau)$ berechnet. Die in dieser Analyse erhaltenen Ergebnisse werden mit den Ergebnissen zweier anderer Analysen im Myon-Kanal kombiniert und somit können skalare Leptoquarks der dritten Generation bis zu einer Masse von 670 GeV/c$^2$ ausgeschlossen werden.

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