Search for pair production of second generation scalar leptoquarks in pp̄ collisions at the Tevatron [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Philippe Calfayan

Philippe Calfayan

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• Publié par: ludwig-maximilians-universitat_munchen
• Publié le: 01 janvier 2008
• Nombre de lectures: 16
• Langue: English
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Extrait

Search for Pair Production of
Second Generation Scalar Leptoquarks
in pp¯Collisions at the Tevatron
Dissertation der Fakult¨at fu¨r Physik
der
Ludwig-Maximilians-Universita¨t Mu¨nchen
vorgelegt von
Philippe Calfayan
geboren in Argenteuil, Frankreich
Mu¨nchen, den 7. Mai 2008Search for Pair Production of
Second Generation Scalar Leptoquarks
in pp¯Collisions at the Tevatron
Dissertation der Fakult¨at fu¨r Physik
der
Ludwig-Maximilians-Universita¨t Mu¨nchen
vorgelegt von
Philippe Calfayan
geboren in Argenteuil, Frankreich
Mu¨nchen, den 7. Mai 2008st1. Gutachterin / 1 referee : Prof. Dr. Dorothee Schaile
nd2. Gutachter / 2 referee : Prof. Dr. Martin Faessler
Tag der mu¨ndlichen Pru¨fung / date of oral exam : 9. Juli 2008Abstract
As predicted bynumerousextensions of theStandardModel, leptoquarks (LQ)arehypothet-
ical bosons allowing lepton-quark transitions. Under the assumption that they couple only to
quarksandleptonsofthesamegeneration, threegenerations ofleptoquarkscan bedistinguished.
The search for the pair production of second generation scalar leptoquarks has been carried√
−1out in pp collisions at s = 1.96TeV, using an integrated luminosity of 1fb collected by the
DØ experiment at the Tevatron collider between August 2002 and February 2006. Topologies
arising from the LQLQ → μqνq and LQLQ → μqμq decay modes have been investigated. In
order to maximize the available statistics, a method for the combination of various prescaled
triggers with an inclusive OR has been developed.
SincenoexcessofdataovertheStandardModelpredictionhasbeenobserved,upperlimitson
theleptoquarkpairproductioncrosssectionhavebeenderivedat95%confidencelevelasfunction
of the leptoquark mass and the branching fraction β = Br(LQ → μq), and are interpreted as
lower limits on the leptoquark mass as function of β.
For β = 1, β =1/2 and β = 0.1, the combination of the two channels excludes scalar second
generation leptoquarks with masses up to 309GeV, 262GeV, and 174GeV, respectively. The
lower bounds on the scalar second generation leptoquark mass obtained forβ≥0.1 are the best
exclusion limits to date.
Zusammenfassung
Viele Erweiterungen des Standardmodells sagen dieExistenz von zus¨atzlichen Bosonen, soge-
¨nannten Leptoquarks (LQ), hervor, die Uberg¨ange zwischen Quarks und Leptonen erm¨oglichen.
DieseArbeitbeschreibtdieSuchenachderPaarproduktionvonskalarenLeptoquarksderzweiten
√
Generation in Proton-Antiproton-Streuung bei einer Schwerpunktsenergie von s=1.96TeV in
den Produktions- und Zerfallskan¨alen LQLQ→ μqνq und LQLQ→ μqμq. Hierbei wurden die
entsprechenden Ereignistopologien in einem Datensatz mit einer integrierten Luminosit¨at von
−11fb , der mit dem DØ-Detektor am Tevatron Speicherring aufgezeichnet wurde, untersucht.
Um die zur Verfu¨gung stehende Ereignisstatistik zu erweitern, wurde eine Methode entwickelt,
¨die verschiedene Myontrigger kombiniert. Es wurde kein Uberschuss an Daten im Vergleich zur
Vorhersage des Standardmodells beobachtet. Somit wurden obere Grenzen fu¨r den Wirkungs-
querschnitt der Leptoquark-Paarproduktion als Funktion der Masse des hypothetischen Lepto-
quarks M und des angenommenen Verzweigungsverh¨altnis β = Br(LQ→ μq) bestimmt undLQ
damit untere Schranken auf M als Funktion von β ermittelt. Die Kombination beider Kan¨aleLQ
liefert untere Ausschlussgrenzen fu¨r M von 309GeV, 262GeV und 174GeV bei β = 1, 0.5,LQ
beziehungsweise0.1. DieermitteltenAusschlussgrenzenfu¨rskalareLeptoquarksderzweitenGen-
eration sind fu¨r alle β≥ 0.1 signifikant im Vergleich zu vorhergehenden Experimenten erweitert
worden.Acknowledgments
I would first like to thank my parents and brothers for their support, patience and love as I
have been staying abroad, in Munich and at Fermilab.
Regarding the thesis itself, I would like to thank Michael Klasen for his devotion to helping
me in the search for a PhD position abroad, Dorothee Schaile for accepting me in the Munich
group and for her confidence, Otmar Biebel for his support, and Thomas Nunnemann for his
availability and help, especially during the critical stages of the work. The achievement of this
thesis would not have been possible without the additional help of other members of the Munich
group, particularly Raimund Str¨ohmer. The contribution of the whole DØ collaboration is also
to be stressed, and I do not forget the assistance of Boris Tuchming and Sabine Lammers.
My integration into the German landscape has been significantly eased by the friendship of
the Munich group members, especially Britta and Alexander. Thanks to the conviviality of the
other German groups, I could also feel at home during my stay at Fermilab.
Last but not least, I would also like to thank my friends of the early days for their support
and their faith.