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A Search for Sleptons with Intermediate Lifetimes in e+e- Collisions at sqrt(s)=189-209 GeV

Klein, Katja

German Title: Suche nach Sleptonen mit mittlerer Lebensdauer in e+e- Ereignissen bei sqrt(s)=189-209 GeV

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Abstract

In dieser Arbeit wird eine Suche nach Sleptonen mit mittlerer Lebensdauer (approx. 10^(-11)-10^(-9)s) mit dem OPAL-Detektor am LEP-Speicherring vorgestellt fuer den Fall, dass das Slepton das NLSP (next-to-lightest supersymmetric particle) ist. Sleptonen mit mittlerer Lebensdauer werden im Rahmen des Minimal Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB) Modells vorhergesagt und zerfallen jeweils in ein Lepton und ein Gravitino. Fuer die Suche wurde die charakteristische Topologie von Spuren mit grossen Stossparametern und fehlender Energie ausgenutzt. Alle bei LEP2 erlaubten Produktionskanaele (direkte sowie indirekte Produktion ueber Paar-Erzeugung von Neutralinos, Charginos und, im Falle des Staus, Selektronen und Smyonen) wurden beruecksichtigt. In dem untersuchten Datensatz bei sqrt(s)=189-209GeV mit einer integrierten Luminositaet von etwa 600 pb^(-1) wurde keine Evidenz fuer die Existenz von Sleptonen mit mittlerer Lebensdauer gefunden. Die Ergebnisse wurden daher mit Resultaten von Suchen fuer prompt zerfallende, langlebige und stabile Sleptonen kombiniert und fuer alle Kanaele wurden obere Grenzen fuer die Wirkungsquerschnitte ermittelt. Hieraus wurden lebensdauerunabhaengige untere Slepton-Massengrenzen von m_selectron_R>60.1 GeV/c^2, m_smuon_R>93.7 GeV/c^2 und m_stau_1>87.4 GeV/c^2 mit 95 Konfidenz abgeleitet. Die Kombination dieser Resultate mit Suchen nach Topologien, bei denen das Neutralino als NLSP fungiert, ermoeglicht eine Eingrenzung des GMSB-Parameterraumes und fuehrt zu einer unteren Grenze fuer die SUSY Massenskala Lambda von 15 TeV/c^2 fuer einen Messenger-Index N<= 5, unabhaengig von der Lebensdauer des NLSP.

Translation of abstract (English)

Searches were performed for sleptons with intermediate lifetimes (approx. 10^(-11)-10^(-9)s) in the framework of the Minimal Gauge Mediated Supersymmetry Breaking (GMSB) model, for the case that the slepton is the NLSP (next-to-lightest supersymmetric particle). The data recorded with the OPAL detector at LEP at center-of-mass energies of sqrt(s)=189-209GeV, corresponding to an integrated luminosity of 600 pb^(-1), were investigated. The topology of tracks with large impact parameters and missing energy, caused by the decay of the slepton to a lepton and a gravitino, was exploited. All production channels possible at LEP2 were considered; i.e. direct pair-production and indirect production via pair-production of neutralinos and charginos, and - for the case that the stau is the NLSP - of selectrons and smuons. Since no evidence for sleptons with intermediate lifetimes was found, the results were combined with searches for promptly decaying, long-lived and stable sleptons, and for all channels upper limits on the production cross-sections were obtained. From these, lifetime-independent lower limits on the slepton masses at 95 confidence level of m_selectron_R>60.1 GeV/c^2, m_smuon_R>93.7 GeV/c^2 and m_stau_1>87.4 GeV/c^2 were derived. The combination with searches for neutralino NLSP signatures allows for constraints on the GMSB parameter space and leads to a lower limit of 15 TeV/c^2 on the mass scale Lambda of the SUSY particles for a messenger index N<=5, independent of the NLSP lifetime.

Item Type: Dissertation
Supervisor: von Krogh, Prof.Dr. Juergen
Date of thesis defense: 22 July 2002
Date Deposited: 25 Jul 2002 00:00
Date: 2002
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Slepton, Lebensdauer, OPAL <Teilchendetektor>, LEP, Supersymmetrie
Uncontrolled Keywords: GMSB-Modell , Massengrenzen , Gravitino-LSPGMSB-Model , mass limits , Gravitino-LSP
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