KIP publications

year 2017
author(s) Falk Bartels
title Improving the Sensitivity of Dark Matter Searches by Combining Unfolded Experimental Signatures
KIP-Nummer HD-KIP 18-04
KIP-Gruppe(n) F8
document type Masterarbeit
Keywords (shown) unfolding, combination, combining, signatures, mono-jet, mono-Z, dark matter, search, Higgs
Abstract (de)

Methoden der Entfaltung ermöglichen es, in Beschleunigerexperimenten gemessene kinematische Verteilungen um Detektoreffekte zu korrigieren. Dies ermöglicht den direkten Vergleich mit beliebigen Modellvorhersagen. Zusätzlich wird so die gleichzeitige Berücksichtigung von Beobachtugnen aus mehreren Quellen zur Überprüfung eines bestimmten Modells vereinfacht. In gegenwärtig veröffentlichten Suchen nach Dunkler Materie wird das üblicherweise nicht durchgeführt. Diese vorliegende Arbeit demonstriert die mögliche Verbesserung der Sensitivität gegenüber Physik jenseits des Standardmodells durch die Kombination einer Mono-Jet und einer Mono-Z Signatur. Die präsentierte Studie basiert auf Proton-Proton Kollisionen bei √s = 13 TeV, die einer integrierten Luminosität von 3,2 fb-1 entsprechen und 2015 vom ATLAS Detektor am Large Hadron Collider aufgezeichnet wurden.
Durch die Kombination beider Signaturen können die oberen Grenzwerte für Wirkungsquerschnitte um einen Faktor von bis zu 2,4 gegenüber der separaten Analyse beider Signaturen verbessert werden. Die gewonnene Sensitivität ist dabei maximal, wenn die berücksichtigten Signaturen individuell eine vergleichbare Sensitivität bieten.

Abstract (en)

Methods of unfolding allow to correct for detector effects in kinematic distributions observed in collider experiments such that they can be directly compared to arbitrary model predictions. This also simplifies the process of testing a given model under simultaneous consideration of observations from multiple sources, which is not commonly done in present dark matter searches. This thesis demonstrates the possible gain in sensitivity to physics beyond the Standard Model by combining observations in a mono-jet and a mono-Z signature. The performed study is based on the analysis of proton-proton collisions at s = 13 TeV corresponding to an integrated luminosity of 3.2 fb-1, recorded by the ATLAS detector at the Large Hadron Collider in 2015.
By combining both signatures instead of analyzing them separately, an improvement of upper cross section limits by a factor of up to 2.4 is found. The sensitivity gain becomes maximal in the case of similar sensitivity of the two signatures.

bibtex
@mastersthesis{bartels17,
  author   = {Falk Bartels},
  title    = {Improving the Sensitivity of Dark Matter Searches by Combining Unfolded Experimental Signatures},
  school   = {Universit├Ąt Heidelberg},
  year     = {2017},
  type     = {Masterarbeit},
  month    = {December}
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