[論文レビュー] An unusual signal of Higgs boson in supersymmetry at the LHC

Sourov Roy, B Raja|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、LHCにおけるR対称性破れ非最小超対称性におけるヒッグス粒子検出のための画期的なバックグラウンドフリーな署名を提案する：ヒッグス粒子の崩壊から生成される長寿命でゲージシングレットニュートリノに類似したLSPの崩壊によって生じる、2つの分離したミュオンと4つのハドロンジェット。この信号は、7 TeVで1 fb⁻¹の統合 luminosity でも既に観測可能であり、正確なLSP質量再構築によってシーイングスケールの直接的探査が可能となる。

ABSTRACT

We predict an unusual signal of Higgs boson in R-parity violating non-minimal supersymmetric standard models at the Large Hadron Collider (LHC). The signal involves two stand-alone muons and four hadronic jets in the muon chamber of a general purpose detector at the LHC (CMS or ATLAS), originating from the decay of the lightest supersymmetric particle (LSP), predominantly a gauge-singlet neutrino by nature and having a large decay length (� 4-5 meter). A pair of such LSP can be produced in the decay of the lightest MSSM-like Higgs boson, produced through gluon fusion. An unconventional, background-free signature of this kind at the outer part of the detector may lead to a discovery even for the early LHC run at p s = 7 TeV with 1 fb 1 of integrated luminosity. Additionally, a reliable mass reconstruction for the LSP of this type can give us a direct probe to the seesaw scale.

研究の動機と目的

• R対称性破れ非最小超対称モデルにおけるヒッグス粒子崩壊の特徴的で低バックグラウンドな署名を特定すること。
• 初期LHCランにおける4–5メートルの崩壊長を有する長寿命ゲージシングレットニュートリノに類似したLSPの検出可能性を調査すること。
• LSPの正確な質量再構築を通じてシーイングスケールを直接測定可能にする方法を確立すること。
• 7 TeVで1 fb⁻¹の統合 luminosity を用いたこの信号の発見可能性を示すこと。

提案手法

• R対称性破れ超対称性におけるグルーオン融合による最軽いMSSMに類似したヒッグス粒子の生成をモデル化すること。
• ヒッグス粒子が長寿命LSPのペアに崩壊する過程を分析し、主に長寿命なゲージシングレットニュートリノである。
• CMSまたはATLAS検出器の外側領域で検出される、2つの分離したミュオンと4つのハドロンジェットという崩壊生成物をシミュレートすること。
• 外側検出器領域におけるバックグラウンドフリー性を評価することで、信号の検出可能性を評価すること。
• LSPの質量再構築を実施し、シーイングスケールへの直接的探査を可能とすること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R対称性破れ非最小超対称性において、特徴的でバックグラウンドフリーなヒッグス粒子崩壊の署名を特定できるか？
• RQ2 √s = 7 TeVの初期LHCデータにおいて、4–5メートルの崩壊長を有する長寿命LSPは検出可能か？
• RQ3 このようなLSPの質量再構築は、どのようにシーイングスケールへの直接的探査を可能にするか？
• RQ4 一般用途のLHC検出器の文脈において、ヒッグス粒子が長寿命LSPのペアに崩壊する際の運動量的特徴は何か？

主な発見

• 提案された署名である2つの分離ミュオンと4つのハドロンジェットは、ヒッグス粒子崩壊から生成される4–5メートルの崩壊長を有する長寿命LSPのペアの崩壊によって生じる。
• 検出器の外側領域で観測された場合、この署名は実質的にバックグラウンドフリーとなり、検出可能性が向上する。
• この信号は、初期LHCランの√s = 7 TeVおよび1 fb⁻¹の統合 luminosity でも検出可能である。
• LSPの正確な質量再構築により、シーイングスケールへの直接的探査が可能となり、標準模型を超える物理学を覗き見る独自の窓が開かれる。