Springer Theses: A Search for Displaced Leptons in the Atlas Detector (Hardcover)

Table of ContentsLIST OF FIGURES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viiiLIST OF TABLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxLIST OF ACRONYMS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviiACKNOWLEDGMENTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviiABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxixI INTRODUCTION AND MOTIVATION1 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 THEORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1 The Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.1 Leptons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.2 Quarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.3 Forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Electroweak Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Strong Force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1.4 Higgs Boson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1.5 Conserved Quantities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.6 Shortcomings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2 Supersymmetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.2.1 Minimal Supersymmetric Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . 12Relationship to Standard Model Problems . . . . . . . . . . . . . . . 142.2.2 Gauge Mediated Supersymmetry Breaking . . . . . . . . . . . . . . . 142.2.3 Other Theoretical Models Producing Displaced Leptons . . . . . . . . 18II THE EXPERIMENT3 THE LARGE HADRON COLLIDER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.1 A Circular Proton-Proton Collider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.2 Acceleration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.3 Injection Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.4 Luminosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.4.1 Pileup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 THE ATLAS DETECTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.1 Coordinate System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324.2 Inner Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334.2.1 The Pixel Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354.2.2 The Silicon Microstrip Tracker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35iv4.2.3 The Transition Radiation Tracker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.2.4 Solenoid Magnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.3 Calorimeters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.3.1 Electromagnetic Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374.3.2 Hadronic Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384.3.3 Forward Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.4 Muon Spectrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394.4.1 Monitored Drift Tubes and Cathode-Strip Chambers . . . . . . . . . 42MDT Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43