KIP publications

year 2018
author(s) Lars Henkelmann
title Search for Dark Matter using the h(bb) + MET Signature of the New "Two-Higgs-Doublet Model with Pseudoscalar Mediator" Benchmark Model with the ATLAS Detector
KIP-Nummer HD-KIP 18-55
KIP-Gruppe(n) F8
document type Masterarbeit
Abstract (de)

Die Natur Dunkler Materie ist eine offene Frage, trotz vielfältiger Astrophysikalischer Hinweise auf ihre Existenz. Beschleunigersuchen nach Dunkler Materie ergänzen andere Suchstrategien durch eine
kontrollierte Laborumgebung und Sensitivität auf leichte Dunkle Materie. Die h(b  ̄ b) + E Beschleunigersignatur ermöglicht die Untersuchung potentieller harter Wechselwirkungen Dunkler Materie mit dem Higgs Boson. Derartige Wechselwirkungen fehlen jedoch in den gebräuchlichen Signalmodellen, was Vergleiche mit anderen Beschleunigersignaturen behindert. Das Zwei-Higgs-Doublett Modell mit Pseudoskalarem Mediator (2HDM +a ) [1] löst dieses Problem, da es eine groÿe Vielfalt von an Hochenergie-Teilchenbeschleunigern beobachtbaren Signaturen Dunkler Materie voraussagt.
Diese Arbeit identiziert 2HDM +a Parameterregionen, welche für die h(b  ̄ b) + E Signatur relevant sind. Ein 2HDM  ̄ +a Referenz-Parameterscan wird anhand der Sensitivität der ATLAS Suche nach h(b b)+E [2] konstruiert, mittels einer vereinfachten Sensitivitätsabschätzung. Diese Sensitivitätsschätzung wird mit der detailliert simulierten
ATLAS-Sensitivität verglichen, und ist konsistent mit √ dieser. Die ATLAS h(b  ̄ b) + E - Suche mit 36.1 fb von pp Kollisionsdaten bei s = 13 TeV wird im 2HDM +a interpretiert, und keine signikante Abweichung vom Standardmodell wird
beobachtet. Es werden Auschlussgrenzen auf den Parameterraum des 2HDM +a gesetzt, welche Massen des leichten Mediators von bis zu 0.35 TeV und des schweren Mediators zwischen 0.4 TeV und 1.3 TeV auschliessen.

Abstract (en)

The nature of Dark Matter is an open question, despite plentiful astrophysical evidence for its existence. Dark Matter searches at colliders complement other search strategies by providing a controlled
laboratory environment and sensitivity to low-mass Dark Matter. The h(b  ̄ b) + E collider signature directly probes potential hard interactions of Dark Matter and the Higgs boson. However, such interactions are missing in conventional signal models, inhibiting comparisons to other signatures. The Two-Higgs-Doublet Model with Pseudoscalar Mediator (2HDM +a ) [1] solves this problem by predicting a large variety of Dark Matter signatures with detectable production
cross sections at the LHC.
This thesis identies 2HDM +a parameter regions relevant to  ̄ the h(b  ̄ b) + E signature. A 2HDM +a benchmark tuned to the ATLAS h(b b) + E search [2] is constructed, using a simplied sensitivity estimate. This estimate is compared to the
detailed simulation of the ATLAS sensitivity, and found to √ be consistent. The ATLAS h(b  ̄ b) + E
search using 36.1 fb of pp collision data at s = 13 TeV is interpreted in the 2HDM +a . No deviation from the Standard Model is observed. Limits are set on the 2HDM +a parameters, excluding masses up to 0.35 TeV of the light mediator and between 0.4 TeV and 1.3 TeV of the heavy mediator.

 

bibtex
@mastersthesis{henkelmann2017a,
  author   = {Lars Henkelmann},
  title    = {Search for Dark Matter using the $h(b\bar{b}) + E_T^\mathrm{miss}$ Signature of the New "Two-Higgs-Doublet Model with Pseudoscalar Mediator" Benchmark Model with the ATLAS Detector },
  school   = {Universit├Ąt Heidelberg},
  year     = {2018},
  type     = {Masterarbeit},
  month    = {May}
}
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