Búsquedas de s-top supersimétrico en el LHC del CERN y proyecciones para el HL-LHC

Abstract

RESUMEN: En un contexto en el que ya se han descubierto todas las partículas fundamentales en el Modelo Estándar de física de partículas, y dados los defectos que esta teoría manifiesta, se hace necesario encontrar una nueva teoría más general, que funcione tan bien como el Modelo Estándar ha hecho hasta ahora y que proporcione una solución a cuestiones como el problema de la jerarquía o la naturaleza de la materia oscura. La Supersimetría es una teoría prometedora a este respecto, y puede que nos encontremos justo en la frontera de poder observar sus manifestaciones. En los próximos años se pondrá en marcha el HL-LHC, la nueva versión del LHC, el más grande acelerador de partículas jamás construido, capaz de producir muchos más datos con los que elucidar la verosimilitud de esta y otras teorías. Uno de los procesos claves para detectar la supersimetría es la producción de dos quarks stop de espín 0, que decaerían a quarks top (que ya conocemos) y neutralinos (nuevas partículas indetectables). En este trabajo se reproduce una búsqueda de estos quarks stop realizada en el experimento CMS del CERN se determinan límites de exclusión a la sección eficaz de producción de estas partículas, y se predicen los límites alcanzables con la cantidad de datos prevista para el HL-LHC.

ABSTRACT: Every fundamental particle in the standard model of particle physics has been discovered. Due to the shortcomings from which this theory suffers, finding a new, more general theory is necessary. This new theory should perform as well as the Standard Model did and also provide with solutions to open questions such as the hierarchy problem or the dark matter. Supersymmetry is a promising theory in this sense, and we might now lay on the edge of observing its manifestations. In a few years time, the HLLHC will start running. It is a new upgrade version of the LHC, the largest collider ever built, and will be able to produce a higher amount of data to elucidate this theory's likelihood or others'. One key process to detect supersymmetry is the production of scalar stop quark pairs, which would decay into a top quark and an invisible neutralino. This work reproduces a stop quark search performed in the CMS experiment at CERN. It determines exclusion limits to the production cross section of this process and predicts future limits attainable with data from HL-LHC.