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| Dissertation / PhD Thesis | PUBDB-2026-01920 |
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2026
Humboldt-Universität zu Berlin
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Please use a persistent id in citations: urn:nbn:de:kobv:11-110-18452/38231-4 doi:10.18452/37564 doi:10.3204/PUBDB-2026-01920
Abstract: Das Standardmodell beschreibt erfolgreich die bekannten Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen, dennoch bleiben Fragen offen. Hierzu zählt die Teilchennatur der Dunklen Materie, ein Phänomen, das auf Physik jenseits des Standardmodells (BSM) hinweist. Eine breite Klasse von Theorien, einschließlich Supersymmetrie und Flavoured Dark Matter Modelle, beinhaltet neue Spin-0-Teilchen, die zwischen Standardmodell-Quarks und dem Dunklen Sektor vermitteln. In minimalen Realisierungen greifen diese Modelle auf den Ansatz der Minimal Flavour Violation (MFV) zurück, obwohl diese Hypothese die erlaubte Flavour-Struktur stark einschränkt und realisierbare Szenarien verdecken kann. Erweiterungen wie nicht-MFV Supersymmetrie und Dark Minimal Flavour Violation (DMFV) führen neue, mit bestehenden Einschränkungen kompatible Quellen der Flavour-Verletzung ein und rufen charakteristische Collider-Signaturen hervor. Mehrere Modelle sagen Endzustände mit Top-Quark, Charm-Quark und fehlendem Transversalimpuls (tc+ET_miss) voraus. Diese Arbeit untersucht solche Szenarien mit dem ATLAS-Detektor am LHC durch drei komplementäre Ansätze: eine dedizierte Suche nach Nicht-MFV SUSY, eine Neuinterpretation existierender ATLAS-Suchen im Kontext von DMFV Benchmarks sowie eine reoptimierte Analysestrategie zur Erhöhung der Sensitivität für die DMFV Kinematik. Alle Studien basieren auf dem Run 2 Datensatz von 139 fb-1 an Proton-Proton Kollisionen bei sqrt(s)=13 TeV. Die Ergebnisse liefern Ausschlussgrenzen auf einem Konfidenzniveau von 95% auf den Parameterraum der betrachteten BSM-Szenarien. Es wird kein signifikanter Überschuss beobachtet, der mit einem Signal neuer Physik kompatibel wäre. Die Resultate schränken Nicht-MFV SUSY und DMFV Modelle ein, schließen Mediatormassen bis 1,4 TeV aus und zeigen die Bedeutung dedizierter Suchen nach Endzuständen mit schweren Flavours, insbesondere mit der tc+ET_miss Signatur, für die Erforschung des BSM Flavour Sektors.The Standard Model successfully describes the known fundamental particles and their interactions, yet several open questions remain. Among these is the particle nature of Dark Matter, a phenomenon pointing to physics beyond the Standard Model. A broad class of theories, including Supersymmetry and flavoured Dark Matter models, feature new spin-0 particles that mediate interactions between Standard Model quarks and the dark sector. In their minimal realisations, these models typically assume the framework of Minimal Flavour Violation (MFV), although this hypothesis severely restricts the allowed flavour structure and may mask otherwise viable scenarios. Extensions that relax the MFV ansatz, such as non-MFV Supersymmetry and Dark Minimal Flavour Violation (DMFV), introduce new sources of flavour violation compatible with existing constraints and give rise to distinctive collider signatures. In particular, several models predict final states featuring a top quark, a charm quark, and substantial missing transverse momentum. This thesis investigates such flavour-violating scenarios using three complementary approaches with the ATLAS detector at the LHC: a dedicated search targeting non-MFV SUSY, a reinterpretation of existing ATLAS searches in the context of DMFV benchmarks, and a reoptimised analysis designed to enhance sensitivity to the DMFV kinematics. All studies use the full Run 2 dataset of proton-proton collisions at 13 TeV. The results yield 95% confidence-level exclusion limits on the parameter space of the considered BSM scenarios. No significant excess compatible with a new physics signal is observed. The results constrain the viable regions of non-MFV SUSY and DMFV models, excluding new mediator masses up to 1.4 TeV, and demonstrate the importance of dedicated heavy flavour final state searches in exploring extensions of the BSM flavour sector.
Keyword(s): ATLAS ; LHC ; SUSY ; Dunkel Matiere ; ATLAS ; LHC ; SUSY ; Dark Matter
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