[論文レビュー] Dirac Gauginos in Supersymmetry -- Suppressed Jets + MET Signals: A Snowmass Whitepaper

Graham D. Kribs, A. Martin|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2013

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 46被引用数 21

ひとこと要約

この論文は、重いディラックグルーギノを伴う超対称性を調査し、フェルミオンのフローバーが反転しないメジャナ型質量挿入の欠如により、第一および第二世代のスクォーク対生成が、MSSMと比較して2桁程度抑制されることを示している。14 TeVでは、スクォーク-グルーギノの連関生成は検出に不適切なほどまれであるが、33 TeVでは断面積が約12 fbに達し、将来的な高エネルギー加速器で観測可能となる可能性がある。

ABSTRACT

We consider the modifications to squark production in the presence of a naturally heavier Dirac gluino. First generation squark production is highly suppressed, providing an interesting but challenging signal find or rule out. No dedicated searches for supersymmetry with a Dirac gluino have been performed, however a reinterpretation of a "decoupled gluino" simplified model suggests the bounds on a common first and second generation squark mass is much smaller than in the MSSM: $\lsim 850$ GeV for a massless LSP, and no bound for an LSP heavier than about 300 GeV. We compare and contrast the squark production cross sections between a model with a Dirac gluino and one with a Majorana gluino, updating earlier results in the literature to a $pp$ collider operating at $\sqrt{s} = 14$ and 33 TeV. Associated production of squark+gluino is likely very small at $\sqrt{s} = 14$ TeV, while is a challenging but important signal at even higher energy $pp$ colliders. Several other salient implications of Dirac gauginos are mentioned, with some thought-provoking discussion as it regards the importance of the various experiments planned or proposed.

研究の動機と目的

• ディラックグルーギノを伴う超対称性の素粒子物理学的性質を分析し、特に抑制されたスクォーク生成過程に焦点を当てる。
• 重いディラックグルーギノの文脈において、現在のLHCの超対称性探索がどの程度有効であるかを評価する。
• 33 TeVのLHCのような高エネルギーpp衝突加速器で、ディラックゲージ粒子の未来の発見可能性を評価する。
• ディラックグルーギノモデルにおける主要な実験的シグネチャーや、現在の探索戦略におけるギャップを特定する。
• ディラックゲージ粒子がフラバー物理学、ヒッグス粒子質量生成、インテンシティフронティア実験に与える影響を検討する。

提案手法

• ATLASおよびCMSが実施した「グルーギノがデカップルした」簡略化モデル探索の再解釈を通じて、ディラックグルーギノの状況を制限する。
• 14 TeVおよび33 TeVの$pp$衝突加速器における、ディラック型とメジャナ型グルーギノモデルのスクォーク生成断面積を比較する。
• 第一および第二世代スクォークの生成において、$s$-チャネルのグルーオン交換が支配的であると仮定する。
• $M_{\tilde{q}} = 1$ TeVおよび$M_{\tilde{g}} = 5$ TeVの条件で、$\sigma(\tilde{q} + \tilde{g})$を一次近似で推定する。
• R対称性およびスクォーク混合が崩壊パターンとフラバー破れ信号に与える影響を検討する。
• $R$-対称モデルにおける間接的プローブとして、$\mu \to e\gamma$および$\mu$変換を含むインテンシティフロンティア実験の評価を行う。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ディラックグルーギノが存在する場合、MSSMと比較してスクォーク対生成がどの程度抑制されるか？
• RQ2 高エネルギー$pp$衝突における重いディラックグルーギノの検出可能なシグネチャ一は何であるか？
• RQ3 現在のLHCのジェット＋MET探索は、ディラックグルーギノを含むモデルをどの程度制限できるか？
• RQ4 R対称性およびスクォーク混合は、ディラックゲージ粒子モデルの素粒子物理学的性質にどのように影響を与えるか？
• RQ5 インテンシティフロンティア実験は、ディラックゲージ粒子モデルをどの程度探査する役割を果たすか？

主な発見

• 第一および第二世代スクォーク対生成は、MSSMと比較してディラックグルーギノモデルでは約2桁程度抑制される。
• $\sqrt{s} = 14$ TeVでは、連関$\tilde{q} + \tilde{g}$生成断面積はわずか$\sim 0.015$ fbにとどまり、いかなる現実的な統計的積算量でも検出には不適切である。
• $\sqrt{s} = 33$ TeVでは、$\tilde{q} + \tilde{g}$生成断面積は$\sim 12$ fbに増加し、将来的な高エネルギー加速器で有効なシグネチャ一となる可能性がある。
• LSPが質量ゼロの場合、既存のATLASおよびCMSの探索は、第一および第二世代スクォーク質量がそれぞれ$\lesssim 850$ GeVおよび$\lesssim 780$ GeV未満を除外する。
• LSP質量が$\sim 300$ GeVを超えると、デカップルしたグルーギノ簡略化モデルではスクォーク質量に制限がない。これは、重いディラックグルーギノを探索する困難さを示している。
• Mu2eやMEGなどのインテンシティフロンティア実験は、R対称モデルにおけるレプトンフラバー破れを、現在の制限と比較して最大6桁の高い感度で探査できると期待される。