Studies of minimum bias events at colliders probe the behavior of QCD in the non-perturbative regime. The phenomenology of events in this regime is described by empirical models that take many parameters, which all need to be tuned to the observed data. Measurements based on angular correlations between the highest transverse momentum charged particle track and the other charged particle tracks in collision events can, because of their robustness against experimental and detector effects, be a component of the tuning inputs for the models. We measure such observables in a variety of pseudorapidity ranges and at many center-of-mass energies at DØ and ATLAS. We observe that such observables are poorly described by current models and tunes that are used to produce simulated event samples, making them valuable information for the tuning process. The Matrix Element method is a powerful analysis tool to extract precise measurements from data samples of limited statistics. We have investigated the potential of the Matrix Element method to measure the mass of the charged Higgs in the exclusive decay H±→τ±ν→e±+3ν when produced in top quark decays at the Tevatron, with emphasis on the construction of transfer functions in the τ decay chain. We concluded that the τ decay chain can be successfully parametrized via a transfer function and that the method has the potential to provide an accurate charged Higgs mass measurement in this channel. Triggering on τ leptons is a key component for many beyond the Standard Model searches at ATLAS, such as the search for the charged Higgs boson. Events containing Z bosons can be used to measure the efficiency of the ATLAS τ hadronic-decay trigger. We have used a tag-and-probe method on simulated Z boson decays to 2 τ leptons where one decays to a μ while the other decays hadronically. The μ is used as the tag and the τ side is probed. We demonstrated that the efficiency of the τ hadronic-decay trigger can be accurately measured with this method using the first 100 pb-1 of ATLAS data. / Felaktigt tryckt som Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology 732

After a long history of searches, a Higgs boson H was discovered by the ATLAS and the CMS experiments at the Large Hadron Collider (LHC) in 2012. Its properties fit well the ones predicted by the Standard Model (SM) of particle physics. However, the SM can not explain other established properties of Nature, such as the existence of Dark Matter. For this reason, models beyond the SM should be considered. Such models often predict the existence of several Higgs bosons and this thesis explores some of those models. In particular, the possibility to discover a charged Higgs boson, which would be a clear sign of physics beyond the SM, is studied. A commonly studied extension of the SM is the framework of two-Higgs-doublet models (2HDMs), where there are five Higgs bosons. By confronting the parameter spaces of some 2HDMs with publically available data from the LHC, the prospects for finding the 2HDM Higgs bosons is presented through the calculation of production cross sections and decay branching ratios in various channels. A new kind of 2HDM, called the Stealth Doublet Model is presented and the properties of the Higgs bosons are studied. In this model, it is shown that in particular the properties of the charged Higgs boson H± have new features not exhibited in earlier studied models. Within the parameter space compatible with the LHC results, the production cross section for H± can be sizeable enough to be experimentally observed. Finally, the discovery prospects at the LHC, for a H± in the pp → tH± process, with the decays H± → HW± and H → bb, is studied in various models beyond the Standard Model. It is shown that for the supersymmetric models, this channel is beyond the discovery reach of the LHC. In some of the other studied models, in particular the Aligned 2HDM, the situation is improved and the channel is feasible.

Suite à la découverte du boson de Higgs en Juin 2012 au Large Hadron Collider, l’accélérateur de particules situé à la frontière franco-suisse, l’étude du secteur scalaire des particules élémentaires a connu un regain d’intérêt. En particulier, le boson de Higgs étant une particule clef au sein du Modèle Standard des particules, les expérimentateurs étudient ses propriétés avec beaucoup de soin.Le Modèle Standard, dont le but est de décrire les interactions entre particules élémentaires, n’est cependant pas une théorie complète. En effet, en plus de quelques problèmes d’ordre théorique, certains phénomènes observés expérimentalement ne peuvent pas être expliqués par ce modèle. Les théoriciens en physique des particules cherchent donc à établir une nouvelle théorie venant le compléter et permettant d’expliquer pleinement les observations expérimentales.Cette thèse est axée sur l’étude du secteur scalaire de modèles au-delà du Modèle Standard des particules. J’ai plus particulièrement travaillé sur un modèle à deux doublets de Higgs – modèle purement effectif mais qui peut être inclus dans d’autres théories plus abouties – ainsi que sur un modèle construit comme une combinaison entre les théories déjà très proches de techicouleur et de Higgs composites, et ce dans le cas particulier d’une brisure de symétrie SU (4) ? Sp(4). J’ai étudié ce dernier modèle d’un point de vue effectif mais la théorie complète est capable depallier un certain nombre des limitations du Modèle Standard.Chacun de ces modèles inclut un secteur scalaire plus riche que celui du Modèle Standard et contient au moins une particule pouvant être assimilée au boson de Higgs découvert au LHC. J’ai réalisé l’étude phénoménologique de chacun de ces modèles et les ai confrontés à des contraintes tant théoriques qu’expérimentales – en particulier celles obtenues grâce aux études les plus récentes, portant sur le boson de Higgs et sur de potentielles particules scalaires additionnelles, réalisées par les équipes du LHC. Cela m’a permis de contraindre les paramètres libres des modèles et en particulier de restreindre les valeurs possibles pour la masse des autres particules scalaires, permettant de mieux cibler les zones où ces nouvelles particules, si elles existent, pourraient être détectées au LHC.Ces deux théories, bien que très contraintes par les données expérimentales, ne sont toujours pas exclues par les contraintes expérimentales les plus récentes / Following the discovery of the Higgs boson in June 2012 at the Large Hadron Collider, the particle collider located beneath the France-Switzerland border, interest in the study of the scalar sector in elementary particle physics significantly increased. In particular, as the Higgs boson plays a very special role in the Standard Model of particle physics, experimentalists study its properties with great care.The goal of the Standard Model is to describe the interactions between elementary particles. However the theory is not quite complete. Indeed, in addition to some purely theoretical problems, a number of experimental observations cannot be explained by the Standard Model. Theorists are therefore looking for a more comprehensive theory able to fully explain the observations.This thesis is based on the study of the scalar sector of two different extensions of the Standard Model of particle physics. I have worked on the Two-Higgs Doublet Model – this model is purely effective but can be included in more comprehensive theories – as well as on a model based on a combination of Technicolor and Composite Higgs theories in the framework of the SU (4) ? Sp(4) symmetry breaking pattern. I studied the latter via an effective approach but the full theory is able to get rid of some of the pitfalls of the Standard Model.These two models include a scalar sector that is richer than the one found in the Standard Model and contain at least one particle which can be assimilated to the Higgs boson discovered at the LHC.I performed a phenomenological study for these two models and tested them against both theoretical and experimental constraints. In particular I used the latest studies on the 125 GeV Higgs boson and on possible additional scalars performed by the ATLAS and CMS collaborations. The application of all these constraints drastically reduced the available parameter space of the two models. In particular it narrowed the possible mass range of the additional scalars, allowing to know more accurately where to search them experimentally in order to prove or rule out their possible existence.As of today the two theories I worked on are still not excluded by the latest experimentaldata

In the ATLAS experiment at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN, direct searches for the elusive Higgs boson will be conducted, as well as for physics beyond the Standard Model. The charged Higgs boson (H±) is interesting both as a part of the Higgs sector, and as a clear sign of new physics. This thesis focuses on H± searches, with H± production in top-antitop pair events, and in particular the  bW± bH±, H±→τhadν, W±→qq channel. Its potential was investigated  as  part of a larger study of the expected performance of the entire ATLAS experiment. Full simulation of the ATLAS detector and trigger was used, and all dominant systematics considered. It was shown to be the most promising H± discovery channel for mH±<mt. As hadronic τ decays are important for H± searches, their correct identification is critical. Possibilities of improving tau-jet identification in  pile-up and top-antitop pair events were investigated. Redundant or even performance-reducing variables in the default likelihood identification were identified, as were new variables showing discriminatory power. This allows for increased rejection of QCD jets in these environments, and higher robustness of the method. Before any physics studies, a commissioned and well-understood detector is required. The Lorentz angle of the ATLAS Semi-Conductor Tracker (SCT) barrel was measured using 2008 cosmic-ray data. It is an important observable for the performance of several detector aspects. Potential sources of systematics were investigated and evaluated. The Lorentz angle in the SCT barrel was measured as θL = 3.93 ± 0.03(stat) ± 0.10(syst) degrees, agreeing with the model prediction. The Compact Linear Collider (CLIC) is a proposed successor to the LHC. The potential for charged and heavy neutral Higgs bosons at CLIC was investigated, in terms of both discovery and precision measurement of parameters like tanβ or the Higgs masses, up to and beyond 1 TeV, which would be challenging at the LHC

The Standard Model of particle physics successfully describes present collider data. Nevertheless, theoretical and cosmological results call for its extension. A softly broken supersymmetric completion around the TeV scale solves several of the outstanding issues. Supersymmetry requires two Higgs doublets, leading to five physical Higgs states. These include a pair of charged Higgs bosons H±, which are a generic feature of theories with multiple Higgs doublets. Using results from high-energy colliders and flavour physics, constraints are derived on the charged Higgs boson mass and couplings; both for constrained scenarios in the minimal supersymmetric standard model (MSSM) with grand unification, and for general two-Higgs-doublet models. The MSSM results are compared to the projected reach for charged Higgs searches at the Large Hadron Collider (LHC). At the LHC, a light charged Higgs is accessible through top quark decay. Beyond a discovery, it is demonstrated how angular distributions sensitive to top quark spin correlations can be used to determine the structure of the H±tb coupling. The public code 2HDMC, which performs calculations in a general, CP-conserving, two-Higgs-doublet model, is introduced. In parallel to the developments at colliders, the most energetic particles ever recorded are the ultra-high-energy (UHE) cosmic rays. To gain more insight into their origin, new experiments are searching for UHE neutrinos. These searches require detectors of vast volume, which can be achieved by searching for coherent radio pulses arising from the Askaryan effect. The prospects of using a satellite orbiting the Moon to search for neutrino interactions are investigated, and a similar study for an Earth-based radio telescope is presented. In both cases, the method is found competitive for detection of the very highest energy neutrinos considered.

Cette thèse se situe à mi-chemin entre la phénoménologie et la physique de particules expérimentale. Dans la première partie, nous décrivons un calcul de section efficace à order supérieur en développement perturbatif, ainsi que son implementation dans un générateur d'événements Monte Carlo. Nous présentons les corrections au premier order en chromodynamique quantique pour la production de boson de Higgs chargé en association avec un quark top au LHC, en utilisant le formalisme de soustraction de Catani et Seymour. Notre code indépendant nous a permis de valider les résultats donnés par MC@NLO, et nous avons réalisé des études concernant diverses contributions aux erreurs systématiques dues à la simulation d'événements. L'implémention du processus a été réalisée pour le générateur POWHEG. En raison de la quantité de données insuffisante disponible fin 2010 (le détecteur ATLAS a accumulé 35 pb-1 de données de collisions proton-proton), le processus de production de Higgs chargé n'a pas pu être étudié et nous nous sommes tournés vers la caractérisation de bruits de fonds. Dans ce contexte, il s'avère que la production de boson W en association avec un quark top est importante à connaître. Dans la seconde partie de cette thèse, nous mettons en place une analyse spécifique au canal Wt semileptonique, en incluant les effets statistiques et systématiques, pour lesquels nous nous concentrons plus particulièrement sur l'effet dû aux différentes paramétrisations du contenu des protons. Le processus Wt étant inobservable au Tévatron, nous pouvons pour la première fois donner une limite à la setion efficace de production. / This thesis is intended as a bridge between the two highly specialised domains of phenomenology and experimental particle physics. The first part describes in detail a higher order cross section calculation and implementation into a Monte Carlo event generator. We present the calculation of the next-to-leading order (NLO) quantum chromodynamic corrections for charged Higgs boson production in association with a top quark at the LHC, using the Catani-Seymour dipole subtraction method. Building an independent NLO code enabled us to cross-check the implemented version of MC@NLO, and a few studies have been made which focus on different contributions to the theoretical uncertainty attached to the NLO calculation. The actual implementation was performed for another NLO event generator, POWHEG. Considering the small production cross section of charged Higgs production associated with a top quark, an analysis of this channel using the 35 pb-1 of data collected with the ATLAS detector in 2010 from the proton-proton collisions of the LHC, makes no sense, and we switch to a very similar SM channel, namely Wt production. In the second part, we set-up a dedicated analysis for semileptonic Wt and focus on the evaluation of the PDF systematic uncertainty, following the PDF4LHC recommendation. The electroweak single top production cross section at the Tevatron is so low that it hasn't been observed until today, so we are able to set the world's first limit on its production cross section and include the most important systematic uncertainties in our analysis.

Die Entdeckung eines geladenen Higgs-Bosons, H+, wäre ein unbestreitbarer Nachweis von Physik jenseits des Standardmodells. In der vorliegenden Arbeit wird die Suche nach dem H+ mit Hilfe von Proton-Proton-Kollisionen, welche im Jahr 2011 mit dem ATLAS Experiment am Large Hadron Collider, LHC, des CERN aufgenommen wurden, beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine überarbeitete Analyse der Suche nach geladenen Higgs-Bosonen, die eine Verhältnismethode anwendet und damit die Sensitivität des traditionell direkten Suchansatzes stark verbessert, durchgeführt. Leichte geladene Higgs-Bosonen, welche eine Masse geringer als die des Top-Quarks aufweisen, können aus einem Top-Quark-Zerfall hervorgehen. Im Gegensatz zu den schweren geladenen Higgs-Bosonen sind die leichten aufgrund des hohen Produktionswirkungsquerschnitts von Top-Quark-Paaren am LHC potenziell mit den ersten Daten des Experiments beobachtbar. In den meisten Theorien und Szenarien sowie dem größten Bereich ihres Phasenraumes zerfallen leichte geladene Higgs-Bosonen meist im H± → τ±ν Kanal. Demzufolge spielen sowohl die τ-Identifikation als auch die τ-Fehlidentifikation eine besondere Rolle für die Suche nach geladenen Higgs-Bosonen. Eigens für die Ermittlung der Fehlidentifikationswahrscheinlichkeiten von Elektronen als hadronisch zerfallende τ-Leptonen wurde eine “tag-and-probe”-Methode, basierend auf Z → ee Ereignissen, entwickelt. Diese Messungen sind mit den allerersten Daten durchgeführt worden. Dabei haben diese einerseits für alle Analysen, welche die Elektronenveto-Algorithmen der τ-Identifikation nutzen, essenzielle Skalenfaktoren hervorgebracht. Andererseits wurde, beruhend auf diesen Ergebnissen, eine datenbasierte Abschätzungsmethode entwickelt und für die Untergründe der geladenen Higgs-Boson-Suche, die von der Fehlidentifikation von Elektronen als hadronisch zerfallende τ-Leptonen stammen, erfolgreich implementiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Triggerstudien, mit dem Ziel höchstmögliche Signaleffizienzen zu gewährleisten, durchgeführt. Neuartige Triggerobjekte, basierend auf einer Kombination aus τ-Trigger und fehlender transversaler Energie-Trigger, wurden entworfen, überprüft und in das Triggermenü für die Datennahme im Jahr 2012 aufgenommen. Eine direkte Suche nach dem geladenen Higgs-Boson wurde in drei Kanälen mit einem τ-Lepton im Endzustand unter Berücksichtigung des gesamten Datensatzes des Jahres 2011 durchgeführt. Da kein signifikanter Überschuss, der von den Vorhersagen des Standardmodells abweicht, in den Daten beobachtet wurde, sind obere Ausschlussgrenzen auf B(t → bH+) gesetzt worden. Letztlich ist die Analyse des Kanals mit einem hadronisch zerfallenden τ-Lepton und einem Myon oder Elektron im Endzustand des tt ̄-Zerfalls, unter Anwendung der sogenannten Verhältnismethode, wiederholt worden. Diese Methode misst Verhältnisse von Ereignisausbeuten, anstatt die Verteilungen diskriminierender Variablen zu evaluieren. Folglich kürzen sich die meisten dominant beitragenden systematischen Unsicherheiten intrinsisch heraus. Die Daten stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells überein. Durch Zuhilfenahme der Verhältnismethode wurden die oberen Ausschlussgrenzen, im Vergleich zur direkten Suche, signifikant verbessert. Die Resultate der Verhältnismethode sind mit denen der direkten Suche, welche ein hadronisch zerfallendes τ-Lepton und zwei Jets im Endzustand des tt ̄-Zerfalls nutzt, kombiniert worden. Auf diese Art und Weise konnten obere Ausschlussgrenzen auf B(t → bH+) in einem Bereich von 0,8 %–3,4 % für geladene Higgs-Bosonen in einem Massenbereich für m_H+ zwischen 90 GeV und 160 GeV gesetzt werden. Sollte das Minimal Supersymmetrische Standardmodell (MSSM) in der Natur realisiert sein, so haben die hier ermittelten oberen Ausschlussgrenzen auf B(t → bH+) direkte Konsequenzen für die Identität des Higgs-Boson-ähnlichen Teilchens, welches im Jahr 2012 am LHC entdeckt wurde.

Die Entdeckung eines geladenen Higgs-Bosons, H+, wäre ein unbestreitbarer Nachweis von Physik jenseits des Standardmodells. In der vorliegenden Arbeit wird die Suche nach dem H+ mit Hilfe von Proton-Proton-Kollisionen, welche im Jahr 2011 mit dem ATLAS Experiment am Large Hadron Collider, LHC, des CERN aufgenommen wurden, beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine überarbeitete Analyse der Suche nach geladenen Higgs-Bosonen, die eine Verhältnismethode anwendet und damit die Sensitivität des traditionell direkten Suchansatzes stark verbessert, durchgeführt. Leichte geladene Higgs-Bosonen, welche eine Masse geringer als die des Top-Quarks aufweisen, können aus einem Top-Quark-Zerfall hervorgehen. Im Gegensatz zu den schweren geladenen Higgs-Bosonen sind die leichten aufgrund des hohen Produktionswirkungsquerschnitts von Top-Quark-Paaren am LHC potenziell mit den ersten Daten des Experiments beobachtbar. In den meisten Theorien und Szenarien sowie dem größten Bereich ihres Phasenraumes zerfallen leichte geladene Higgs-Bosonen meist im H± → τ±ν Kanal. Demzufolge spielen sowohl die τ-Identifikation als auch die τ-Fehlidentifikation eine besondere Rolle für die Suche nach geladenen Higgs-Bosonen. Eigens für die Ermittlung der Fehlidentifikationswahrscheinlichkeiten von Elektronen als hadronisch zerfallende τ-Leptonen wurde eine “tag-and-probe”-Methode, basierend auf Z → ee Ereignissen, entwickelt. Diese Messungen sind mit den allerersten Daten durchgeführt worden. Dabei haben diese einerseits für alle Analysen, welche die Elektronenveto-Algorithmen der τ-Identifikation nutzen, essenzielle Skalenfaktoren hervorgebracht. Andererseits wurde, beruhend auf diesen Ergebnissen, eine datenbasierte Abschätzungsmethode entwickelt und für die Untergründe der geladenen Higgs-Boson-Suche, die von der Fehlidentifikation von Elektronen als hadronisch zerfallende τ-Leptonen stammen, erfolgreich implementiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Triggerstudien, mit dem Ziel höchstmögliche Signaleffizienzen zu gewährleisten, durchgeführt. Neuartige Triggerobjekte, basierend auf einer Kombination aus τ-Trigger und fehlender transversaler Energie-Trigger, wurden entworfen, überprüft und in das Triggermenü für die Datennahme im Jahr 2012 aufgenommen. Eine direkte Suche nach dem geladenen Higgs-Boson wurde in drei Kanälen mit einem τ-Lepton im Endzustand unter Berücksichtigung des gesamten Datensatzes des Jahres 2011 durchgeführt. Da kein signifikanter Überschuss, der von den Vorhersagen des Standardmodells abweicht, in den Daten beobachtet wurde, sind obere Ausschlussgrenzen auf B(t → bH+) gesetzt worden. Letztlich ist die Analyse des Kanals mit einem hadronisch zerfallenden τ-Lepton und einem Myon oder Elektron im Endzustand des tt ̄-Zerfalls, unter Anwendung der sogenannten Verhältnismethode, wiederholt worden. Diese Methode misst Verhältnisse von Ereignisausbeuten, anstatt die Verteilungen diskriminierender Variablen zu evaluieren. Folglich kürzen sich die meisten dominant beitragenden systematischen Unsicherheiten intrinsisch heraus. Die Daten stimmen mit den Vorhersagen des Standardmodells überein. Durch Zuhilfenahme der Verhältnismethode wurden die oberen Ausschlussgrenzen, im Vergleich zur direkten Suche, signifikant verbessert. Die Resultate der Verhältnismethode sind mit denen der direkten Suche, welche ein hadronisch zerfallendes τ-Lepton und zwei Jets im Endzustand des tt ̄-Zerfalls nutzt, kombiniert worden. Auf diese Art und Weise konnten obere Ausschlussgrenzen auf B(t → bH+) in einem Bereich von 0,8 %–3,4 % für geladene Higgs-Bosonen in einem Massenbereich für m_H+ zwischen 90 GeV und 160 GeV gesetzt werden. Sollte das Minimal Supersymmetrische Standardmodell (MSSM) in der Natur realisiert sein, so haben die hier ermittelten oberen Ausschlussgrenzen auf B(t → bH+) direkte Konsequenzen für die Identität des Higgs-Boson-ähnlichen Teilchens, welches im Jahr 2012 am LHC entdeckt wurde.:Kurzfassung v Abstract vii Contents ix 1 Introduction 1 2 Theoretical Framework 3 2.1 The Standard Model of Particle Physics 3 2.1.1 Particles, Fields and Interactions 3 2.1.2 Gauge Theory in a Nutshell 6 2.1.3 Brout-Englert-Higgs Mechanism 9 2.2 Supersymmetry 11 2.2.1 Sources of Supersymmetry Breaking 20 2.2.2 Two Higgs Doublet Model 21 2.2.3 Charged Higgs Boson Production and Decay 22 2.3 Current Status of charged Higgs Boson Searches 24 3 Monte Carlo Simulation 33 3.1 Methodology of Monte Carlo Simulation 33 3.2 Monte Carlo Simulation for Electron to t Mis-identification Analysis 35 3.3 Monte Carlo Simulation for H± Analysis with Data taken 2010 35 3.4 Monte Carlo Simulation for H± Analyses with Data taken 2011 37 4 LHC and the ATLAS Detector 41 4.1 The Large Hadron Collider 41 4.2 The ATLAS Detector 42 4.2.1 Magnet Systems 46 4.2.2 Inner Detector 47 4.2.3 Calorimeter Systems 50 4.2.4 Muon Spectrometer 60 4.2.5 Forward Detectors 61 4.2.6 Trigger and Data Acquisition 63 4.3 Data Taking 67 5 Event Selection and Data-Driven Background Estimation Techniques 73 5.1 Event Cleaning 74 5.2 Trigger for the Charged Higgs Boson Analyses 74 5.2.1 Trigger for the thad+Lepton and tlep+Jets Channels 75 5.2.2 Trigger for the thad+Jets Channel 77 5.3 Physics Object Reconstruction 77 5.3.1 Muons 77 5.3.2 Electrons 77 5.3.3 Jets 78 5.3.4 b-Tagging 79 5.3.5 Hadronically decaying t Leptons 79 5.3.6 Missing Transverse Momentum 79 5.3.7 Removal of Geometric Overlaps between Objects 80 5.4 Selection and Cut Optimisation 80 5.4.1 thad+Lepton Analysis Selection 80 5.4.2 tlep+Jets Analysis Selection 82 5.4.3 thad+Jets Analysis Selection 83 5.5 Background Estimations 84 5.5.1 Measurement of the t Lepton Mis-identification Probability from Electrons 84 5.5.2 Backgrounds with Electrons and Jets Mis-identified as t Leptons 88 5.5.3 Embedding Method 92 5.5.4 Multi-Jet Background 92 5.5.5 Backgrounds with Mis-identified Leptons 93 6 Direct Searches for the Charged Higgs Boson 95 6.1 Analysis of the thad+Lepton Channel 95 6.2 Analysis of the tlep+Jets Channel 95 6.3 Analysis of the thad+Jets Channel 98 6.4 Systematic Uncertainties 101 6.4.1 Systematic Uncertainties of Detector Simulation 101 6.4.2 Systematic Uncertainties of Generation of tt Events 103 6.4.3 Systematic Uncertainties of Data-Driven Background Estimates 103 6.5 Results 107 7 Indirect Search for the Charged Higgs Boson – The Ratio-Method 111 7.1 Ratio-Method: A Re-Analysis of the thad+Lepton Channel 111 7.2 Event Selection 112 7.3 Measured Event Yield Ratios 115 7.4 Systematic Uncertainties 115 7.4.1 Systematic Uncertainties of Detector Simulation 115 7.4.2 Systematic Uncertainties of Generation of tt Events 115 7.4.3 Systematic Uncertainties of Data-Driven Background Estimates 118 7.5 Results 119 7.5.1 Upper Limits obtained from Results of the Ratio-Method 119 7.5.2 Combination of Upper Limits obtained from Direct Searches for Charged Higgs Bosons in the thad+jets final state and the Ratio-Method Results 124 8 Comparison and Discussion of the Results 131 9 Summary and Outlook 137 A Monte Carlo Simulation Samples 141 A.1 Monte Carlo Simulation Samples for 2010 Analyses 141 A.1.1 Monte Carlo Simulation Samples for the Electron to t Lepton Mis-identification Analysis 141 A.1.2 Monte Carlo Simulation Samples for the H± Analysis 143 A.2 Monte Carlo Simulation Samples for 2011 Analyses 147 A.2.1 Monte Carlo Samples for H± Ratio-Method Search Analysis 147 List of Figures 149 List of Tables 153 Bibliography 155 Acknowledgements 179