[論文レビュー] Anomaly mediated SUSY breaking at the LHC

F. Paige, James D. Wells|ArXiv.org|Jan 25, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、大型ハドロン衝突型加速器（LHC）の文脈において、最小mAMSB（mAMSB）モデルを用いた異常媒長超対称性破れ（AMSB）の検討を行う。LHCがmAMSBと従来のSUGRAモデルを特徴的なシグネチャ、例えばグルーギノ崩壊による$\tilde{b}\bar{b}$からの$M_{bb}$分布における鋭い端点、およびソフトパイオンを介した崩壊による長寿命のチャリノンの分散した頂点を介して区別可能であると提唱し、分散した頂点と$b$-ジェット多重度分布を通じてAMSBメカニズムを独自に探査する手段を提供する。

ABSTRACT

Anomaly Mediated SUSY Breaking models are reviewed. Possible signatures at the LHC for one case of the minimal realistic model are examined.

研究の動機と目的

• LHCにおける最小異常媒長超対称性破れ（mAMSB）モデルの物性的シグネチャを調査すること。
• 特徴的なLHC観測量を通じてmAMSBを従来の超対称性重力（SUGRA）モデルと区別すること。
• 普遍的スカラー質量$m_0$が純粋AMSBにおけるタキオン的 Slepton 問題を解消する影響を分析すること。
• $b$-ジェット多重度、$M_{bb}$二ジェット質量端点、および長寿命のチャリノンによる分散したトラックといった検出可能なシグネチャを特定すること。
• グルーギノが$\tilde{b}\bar{b}$および$\tilde{t}\bar{t}$に崩壊する過程の再構成可能性を評価すること、並びにフレーバー違反シグネチャを含むこと。

提案手法

• ISAJET 7.48を用いて、$m_0 = 200$ GeV、$m_{3/2} = 35$ TeV、$\tan\beta = 3$、$\text{sgn}\mu = +$として設定されたmAMSBモデルを用い、イベント生成を実施。
• 標準的なLHCマルチジェットおよび$\cancel{E}_T$カットに加え、標準模型背景を抑制するため$M_{\text{eff}} > 1200$ GeVを適用。
• $B$ハドロンの$b$-ジェットタグの効率を60％とし、$p_T > 10$ GeVおよび$|\eta| < 2$の条件を設定。
• $b$-タグ付きジェットと$M_{bb}$インヴァリアント質量を用いて、グルーギノ崩壊$\tilde{g} \to \tilde{b}\bar{b}$および$\tilde{g} \to \tilde{t}\bar{t}$を再構成。
• 長寿命のチャリノンシグネチャを、半径方向のトラック長$R_T$および運動量分布を用いて分析し、$c\tau = 2.8$ cmおよび$\Delta m = 0.189$ GeVを仮定。
• AMSBシグネチャをGMSBモデルと比較し、長寿命粒子の多重度および崩壊生成物（ソフトパイオン対ハードレプトン）の違いに焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 mAMSBモデルはLHCで検出可能な$M_{bb}$二ジェット質量端点を生成するか？その運動論的値は何か？
• RQ2 $b$-ジェット多重度およびmAMSBにおける$M_{bb}$分布は、SUGRAに類似したモデルとどのように異なるか？
• RQ3 mAMSBにおける長寿命のチャリノンの意義は何か？また、トレーザーにおける分散したトラックによって同定可能か？
• RQ4 グルーギノが$\tilde{b}\bar{b}$および$\tilde{t}\bar{t}$に崩壊する過程が、mAMSBでフレーバー違反シグネチャをどれほど提供するか？
• RQ5 mAMSBのシグネチャは、ゲージ媒長超対称性破れ（GMSB）モデルとどのように異なっているか？

主な発見

• 二ジェット質量分布$M_{bb}$は、$\tilde{g} \to \tilde{b}\bar{b} \to \tilde{\chi}_1^0 b\bar{b}$の運動論的限界に一致する418.7 GeVの鋭い端点を示す。
• グルーギノが$\tilde{b}\bar{b}$および$\tilde{t}\bar{t}$に崩壊する分支比は大きく、$b$-ジェット多重度が顕著に増加し、$M_{bb}$分布に構造が現れる。
• $M_{bb}^{\text{max}}$の端点は、$\tilde{g}$、$\tilde{b}$、$\tilde{\chi}_1^0$間の質量差に敏感であり、選択されたパラメータでは418.7 GeVに予測される。
• $c\tau = 2.8$ cmおよび$\Delta m = 0.189$ GeVを有する長寿命のチャリノンは、半径方向トラック長分布に検出可能な尾を生じ、$R_T > 10c\tau$は分散した頂点を示唆する。
• $\tilde{\chi}_2^0 \to \tilde{\chi}_1^0 h$の分支比はたった0.03％にとどまるため、$h \to b\bar{b}$の強いシグネチャは期待されず、mAMSBはSUGRA Point 5と明確に区別される。
• モデルは$\tilde{g} \to \tilde{t}\bar{t}$の特徴的なフレーバー違反崩壊を予測しており、$\tilde{t} \to \tilde{\chi}_1^+ b$を経由するため、$b\bar{t}$端点として現れる可能性があるが、まだ完全に再構成されていない。