The International Linear Collider is a proposed e+e− collider with tunable centre-of-mass energies and polarised beams. By performing high-precision measurements of Standard Model observables and searches for new particles the ILC can serve as a complementary machine to the LHC. In supersymmetric extensions of the Standard Model, higgsino-like charginos and neutralinos are preferred to have masses of the order of the electroweak scale by naturalness arguments. Such light higgsino states can be almost mass degenerate. Due to their mass degeneracy, it is very difficult to observe the decay of such higgsinos at hadron colliders. ILC being an e+e− collider has the prospect of providing a very clean physics environment to observe or exclude such scenarios. However, in addition to the desired higgsino processes, parasitic collisions of real and virtual photons radiated off the e+e− beams occur at the rates depending on the centre-of-mass energy (250 GeV - 1 TeV) and other beam parameters. In this thesis the effects of such γγ → low pT hadron overlay on the low ∆M higgsino analysis is studied. The study considers two benchmark points which exhibits mass differences of O [1 GeV] in the higgsino sector. In the given higgsino scenarios, the visible decay products have low transverse momenta due to the small mass differences between the higgsinos. The γγ→ low pT hadron overlay has a very similar topology to the signal event which makes the removal of the overlay very challenging. The standard methods to remove γγ background, e.g methods based on jet clustering remain in-adequate. The study presents a newly developed track grouping algorithm that is based on the concept of displaced signal and γγ→ low pT hadron overlay vertices. By applying the track grouping algorithm to separateγγ→low pT hadron tracks from the higgsino decay tracks, an analysis has been performed using the full detector simulation for the International Large Detector (ILD). It is shown that the group tracking algorithm can very efficiently separate γγ→ low pT hadron tracks from the higgsino decay tracks. The results from the analysis show that even with the presence of γγ → low pT hadron overlay, the key observables of the higgsinos can be reconstructed with an uncertainty of a few percent. A comparison with the previous study which was performed without the inclusion of γγ→ low pT hadron events is made to enhance the understanding of the effects of the overlay on the higgsino analysis.
Der International Linear Collider ist ein geplanter e+e−-Collider mit abstimmbaren Schwerpunktenergien und polarisierten Strahlen. Durch die Durchführung hoch- präziser Messungen von Observablen des Standardmodells und die Suche nach neuen Teilchen kann der ILC als Komplementärmaschine zum LHC dienen. Aus Gründen der Natürlichkeit werden in supersymmetrischen Erweiterungen des Standardmodells higgsinoartige Charginos und Neutralinos mit Massen in der Größenordnung der elektroschwachen Skala bevorzugt. Solche leichten ˜χ±1-, ˜χ01- und ˜χ02-Zustände können annähernd degeneriert bezüglich der Masse sein. Aufgrund dieser Tatsache ist es äußerst schwierig, den Zerfall solcher Higgsinos in Hadronen-Collidern zu beobachten. Da der ILC ein e+e−-Collider ist, besteht die Möglichkeit, dass er eine sehr saubere Umgebung schafft, um solche Szenarios zu beobachten oder auszuschließen. Allerdings treten zusätzlich zu den erwünschten e+e− → ˜χ+ ˜χ−- Prozessen parasitäre Kollisionen der von den e+e−-Strahlen abgestrahlten realen und virtuellen Photonen auf, wobei deren Reaktionsraten von der Schwerpunktenergie (250 GeV - 1 TeV) und von anderen Strahlparametern abhängen. In der hier vorgelegten Arbeit werden die Auswirkungen eines solchen γγ → Hadronen mit niedrigem pT -Overlays auf die Analyse von Higgsinos mit niedrigem ∆M untersucht. Im Rahmen dieser Untersuchung werden zwei Referenzpunkte betrachtet, welche Massendifferenzen der Größenordnung O [1 GeV ] im Higgsino-Sektor aufweisen. In den gegebenen Higgsino-Szenarien haben die sichtbaren Zerfallsprodukte niedrige Transversalimpulse aufgrund der geringen Massendifferenz zwischen den Higgsi- nos. Die Topologie des γγ → Hadronen mit niedrigem pT -Overlays ist der des Signalereignisses sehr ähnlich, was die Beseitigung des Overlays äußerst schwierig macht. Die Standardmethoden zur Beseitigung des γγ-Hintergrunds, z.B. Verfahren, die auf dem Jet-Clustering basieren, sind dabei unzureichend. Die hier vorgestellte Untersuchung führt einen neuen Spurgruppierungsalgorithmus ein, der vom Konzept der verschobenen Signal- und γγ → Hadronen mit niedrigem pT -Overlay-Vertices Gebrauch macht. Die Nutzung des Spurgruppierungsalgorithmus zur Trennung der γγ → Hadro- nen mit niedrigem pT -Spuren von den Higgsino-Zerfallspuren bildete das Herzstück einer Analyse, welche die vollständigen Detektorsimulation für den International Large Detector (ILD) beinhaltete. Es wird dargelegt, dass der Spurgruppierungsal- gorithmus sehr effizient γγ → Hadronen mit niedrigem pT -Spuren von den Higgsino- Zerfallspuren trennen kann. Die Ergebnisse der Analyse zeigen, dass die Schlüsselob- servablen der Higgsinos sogar beim Vorliegen eines γγ → Hadronen mit niedrigem pT -Overlays mit einer Unsicherheit von wenigen Prozent rekonstruiert werden kön- nen. Ein abschließender Vergleich mit einer vorherigen Studie, welche ohne Betra- chtung der γγ → Hadronen mit niedrigem pT -Ereignisse durchgeführt wurde, dient der Verbesserung des Verständnisses der Auswirkung des Overlays auf die Higgsino- Analyse.