Search for Gluino and Squark Production in Multi-jets plus Missing Transverse Energy Final States at the Tevatron using the CDF Detector

Abstract

El model estandar (ME) és actualment el marc teòric més complet que descriu la física de les partícules elementals. En ell s'hi descriuen les partícules de matèria (fermions) i les seves interaccions (bosons). Fins ara no s'ha trobat cap desviació significativa entre l'experiment i les prediccions del model. Així i tot, el ME no pot ser la teoria final que descriu la física de partícules perquè pateix dificultats teòriques importants a més altes energies. Una de les possibles extensions del ME amb més acceptació és la Supersimetria (SUSY) que relaciona masses i acoblaments entre bosons i fermions. D'aquesta forma, per cada bosó existent al ME ha d'existir una "super-parella" fermiònica i a l'inrevés. A més, una altra simetria anomenada "paritat R" s'hi acostuma a introduir per tal d'evitar la violació del nombre bariònic i leptònic. Si això és així, aquestes noves partícules, que apareixerien a l'escala energètica dels TeV, s'haurien de formar per parelles i no podrien desintegrar-se completament en partícules del ME. Això implica l'existència d'una partícula supersimètrica que sigui la més lleugera de totes (LSP), la qual serà estable i un candidat a explicar la presència de matèria fosca freda a l'univers.<br/>Precisament l'escala energètica dels TeV és el rang d'energies accessible per al col·lisionador protó-antiprotó Tevatron (Fermilab). Tevatron i els seus dos experiments, els detectors CDF i D0 van ser preparats per l'anomenat "Run II" en el que les col·lisions se succeeixen cada 396 ns amb un centre de masses d'1.96 TeV. Degut a què les noves partícules són molt massives, es desintegren en cascades amb múltiples raigs de partícules (jets) d'alt moment transversal. Quan la paritat R es conserva, dos LSP són produïts que escapen del detector deixant un important desequilibri en el balanç energètic del succés.<br/>Aquesta tesi tracta de la recerca de les super-parelles dels quarks (squarks) i gluons (gluinos) en múltiples jets i energia transversa mancant, amb les dades recollides amb el detector CDF durant gran part del Run II (371 pb-1 de lluminositat). Per aquest motiu, s'ha dut a terme un estudi curós de les condicions del feix i dels diferents processos del ME que tenen estats finals similars al senyal. Diferents talls per reduir la seva presència tot potenciant el possible senyal s'han estudiat i optimitzat. També s'han considerat les diferents fonts d'errors experimentals i teòrics per tal de fer una bona caracterització de les dades.<br/>Observant les dades, no s'ha trobat cap desviació significativa de les prediccions del ME. Degut a aquests resultats, s'han posat límits inferiors a la massa squarks i gluinos (menor de 387 GeV/c2) en un determinat escenari del model teòric anomenat mSUGRA. <br/>Aquest estudi és pioner al Run II de CDF i els resultats presenten millores significatives respecte a anteriors límits. En aquest sentit, el present treball constitueix la base i serà la referència per a futures extensions amb més dades.