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Supersymmetrie (SUSY)

 

Bildquelle: © Particle Data Group

  Die Theorie von Supersymmetrie (SUSY) setzt eine neue Symmetrie der Natur voraus. Sie sagt zu jedem Fermion (Materie-Teilchen mit halbzahligem Spin) einen bosonischen Partner (Wechselwirkungs-Teilchen mit ganzzahligem Spin) vorher und umgekehrt. SUSY gilt als eine der am besten motivierten Erweiterungen des Standardmodells und könnte viele Probleme des heutigen Standardmodells lösen. Unter anderem könnte sie z.B. die Masse des Higgs-Bosons erklären (Hierarchieproblem), und sie liefert einen exzellenten Kandidaten für die in unserem Universum beobachtete dunkle Materie. Wenn SUSY in der Natur realisiert ist, gibt es eine Vielzahl neuer Teilchen, die am LHC entdeckt werden können. In den Proton-Proton-Kollisionen am LHC werden die SUSY-Teilchen in der starken Wechelwirkung erzeugt, was zu großen erwarteten Ereignisraten führt. SUSY sollte folglich am LHC recht zügig entdeckt werden können.

Woran wir arbeiten

Analyse von Endzuständen mit hadronisch zerfallenden Taus

Die Suche nach Supersymmetrie wird am ATLAS Experiment in vielen verschiedenen Signaturen durchgeführt, um große Bereiche des möglichen SUSY-Parameterraumes abdecken zu können. Endzustände mit mehreren Leptonen, wenigen bis keinen Jets, sowie hoher fehlender Transversalenergie sind besonders interessant im Falle einer direkten elektroschwachen Produktion von Gauginos oder Sleptonen, den supersymmetrischen Partnerteilchen der Eichbosonen und Leptonen des Standardmodells.
Wir arbeiten an der Suche nach Supersymmetrie in Ereignissen mit mindestens 2 hadronisch zerfallenden Tau-Leptonen - den schwersten Geschwisterteilchen von Elektronen im Standardmodell. Hadronisch zerfallende Taus stellen im Prinzip schmale Jets mit einigen typischen Eigenschaften hinsichtlich der Spuren im Trackingsystem sowie der Energiedepositionen im Kalorimeter dar. Aufgrund ihrer Ähnlichkeit zu Jets, aber auch zu Elektronen ist die Unterscheidung von hadronischen Taus von den anderen Objekten jedoch nicht trivial und stellt eine Analyse mit diesen Teilchen vor besondere Herausforderungen. Aufgrund der zugrundeliegenden Massenhierarchien der SUSY-Teilchen, die zur erhöhten Produktion von Taus notwendig sind, können mit der Analyse von Endzuständen mit hadronischen Taus bisher unzugängliche Parameterbereiche von SUSY erforscht werden.
Da die ersten SUSY-Analysen von ATLAS und CMS in 2010 und 2011 gezeigt haben, dass SUSY nicht so einfach in der Natur realisiert ist, wie von den ursprünglich favorisiserten SUSY-Modellen vorhergesagt, wird nur eine vollständige Abdeckung des SUSY-Parameterraums sicherstellen, dass wir die Nadel im Heuhaufen nicht übersehen.

 
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