[論文レビュー] 3- and 2-body supersymmetric processes: predictions, challenges and prospectives

Francesca Borzumati, Jae Sik Lee+1 more|ArXiv.org|Jun 25, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 65被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、ハドロン衝突加速器におけるR-パリティ破れモデルにおける3体および2体の超対称的過程を調査し、特にチャージドヒッグスおよびスレプトン生成に注目する。ニュートリノ質量の1ループおよび2ループ図からの制約が、レプトン数破れカップリングを強く制限し、スレプトン生成断面積をパーセント未満のレベルにまで低下させるが、LHCにおいて特定のパrameter選択のもとで検出可能な信号を残す可能性がある。

ABSTRACT

The processes subject of this talk are: 1) the 2 --> 3 processes contributing, together with the 2 --> 2 one to the hadron-collider production of a charged Higgs boson in association with a t-quark; 2) the 2 --> 2 and 2 --> 3 processes giving rise to the hadron-collider strahlung of a charged slepton from a t-quark in R_p-violating models in which lepton-number-violating trilinear couplings largely dominate over bilinear ones; 3) 3-body neutralino and chargino decays in similar R_p-violating scenarios. The significance of the R_p-violating processes is critically assessed against implications from neutrino physics. Contributions to neutrino masses arising at the tree level, at the one- and two-loop levels are reviewed. Comments are also made on the production of sneutrinos via gluon fusion and on the decay of sneutrinos into photons pairs, and on the influence that constraints from neutrino physics have on these processes.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突加速器におけるR_p破れ超対称的モデルにおいて、2→2および2→3過程がチャージドヒッグスボソンおよびチャージドスレプトンを生成する可能性を評価すること。
• 特にニュートリノ質量の1ループおよび2ループ寄与から生じるニュートリノ物理学的制約が、R_p破れカップリングの許容可能なパラメータ空間に与える影響を評価すること。
• 特にマルチbジャットおよびレプトン的崩壊トポロジーにおいて、スレプトン信号とチャージドヒッグス信号をどのように区別できるかを検討すること。
• グルーオン融合によるスニュートリノ生成メカニズムと、それらの光子対への崩壊を調査し、現在の制約のもとでの検出可能性を評価すること。
• スレプトン生成に寄与するフラバー破れカップリングλ′_i3jおよびλ_i3jの役割を検討し、それらがチャージドヒッグスのシグナルを模倣する可能性を評価すること。

提案手法

• R_p破れモデルにおける2→2および2→3の基本的過程（例：gb→tH⁻およびgg,qq→tH⁻b̄によるチャージドヒッグス生成、gq̄→t~ℓ_iによるスレプトンストラーレィング）を分析する。
• Leading-order QCD計算を用いて生成断面積を評価し、トップクォークのヤコビアンカップリングy_tおよびtanβを大きなパラメータとして取り入れる。
• 1ループおよび2ループ図を用いて、トリリニアR_p破れカップリングλ′_i33、λ_i33、およびA′_i33からのニュートリノ質量寄与を計算する。
• ニュートリノ質量制約からモデルに依存しないλ′_i33およびλ_i33の上限を導出し、2ループ寄与が1ループ寄与よりも強い制約を及える可能性があることを示す（異なるパラメータ依存性による）。
• 特にマルチbジャットおよびτν最終状態を含む、チャージドヒッグスとスレプトンの崩壊トポロジーを比較し、信号の区別可能性を評価する。
• ニュートリノ物理学からのパラメータ空間制約を考慮した上で、グルーオン融合によるスニュートリノ生成およびγγへの崩壊の可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ニュートリノ質量の1ループおよび2ループ寄与が、超対称的モデルにおけるR_p破れカップリングλ′_i33およびλ_i33にどの程度制約を及えるか。
• RQ2 LHCにおけるチャージドスレプトン信号は、両者がτν最終状態に崩壊する場合に、チャージドヒッグス信号と区別可能か。
• RQ3 ニュートリノ物理学の制約が、グルーオン融合によるスニュートリノ生成断面積およびγγへの崩壊に与える影響は何か。
• RQ4 フラバー破れカップリングλ′_i3jがスレプトン生成断面積に与える影響は何か。また、λ′_i33と比較してどのような差異が生じるか。
• RQ5 ニュートリノ質量の2ループ寄与は、1ループ図からの制約を回避できるか。その結果、カップリングに及ぼされる上限は何か。

主な発見

• 1ループ寄与によるニュートリノ質量は、λ′_i33およびλ_i33を最大で10⁻⁴〜10⁻³のオーダーに制限するが、他のパラメータの微調整によりこの制約を回避可能である。
• 2ループ寄与は抑制されているものの、異なるパラメータ依存性のおかげで1ループ寄与よりも強い制約を及える可能性があり、λ′_i33およびλ_i33に対して数パーセントのオーダーの上限を生じさせる。
• A′_i33カップリングは、過剰なニュートリノ質量を避けるために最大で10 GeVのオーダーに制限される。
• これらの制約のもとでも、LHCにおけるスレプトン生成断面積は非可視的ではない。特にλ′_i33がパーセントオーダーのとき、同じ質量のチャージドヒッグスと比較して顕著に小さいが、依然として検出可能である。
• 質量がチャージドヒッグスに近いチャージドスレプトンは、τνへの崩壊シグナルを模倣するため、質量分裂が大きくない限り、直接探索が困難になる。
• グルーオン融合によるスニュートリノ生成およびγγへの崩壊は依然として現実的だが、現在の制約のもとでヒッグス粒子との区別が確立されていないため、詳細な検討が必要である。