Estudios de simulación en la búsqueda de nuevos bosones ligeros durante la fase de Run-2 y Alta Luminosidad del experimento CMS del CERN

Abstract

En el presente trabajo se analiza el decaimiento h→2n1→2nD + 2 D→2nD+4 correspondiente al modelo Dark-SUSY o MSSMD el cual predice la existencia del fotón oscuro (D), candidato a explicar la naturaleza de la materia oscura. El análisis se realiza usando muestras de simulación generadas con paquetes especializados (Madgraph5 , Pythia8 y Delphes ) y considerando variaciones en los parámetros del modelo mn1, mnD y Md y tiempo de vida del fotón oscuro c D, la parte experimental considera la reconstrucción de la señal con la configuración actual del detector CMS (Run-2) y las condiciones futuras en la etapa de alta luminosidad. Se comprobó que la configuración del detector CMS correspondiente a Run-2 permite reconstruir hasta un máximo del ~ 28.7 % de los fotones oscuros D predichos por la teoría, por otro lado en la configuración de Alta Luminosidad se podrá hasta un 42:6 %. Además, con la actualización se disminuye el error en las distribuciones de masa invariante del fotón oscuro de ~ 12 % -28 %. La implementación de dos métodos de identificación de fotones oscuros como resultado de emparejamiento en di-muones, uno basado en redes neuronales permitiendo reconstruir un mínimo de 92 % del total teórico posible y otro en un método iterativo de comparación con minimización de las diferencias de las masas invariantes reconstruidas permitiendo un máximo de ~ 44 %.