[論文レビュー] Impact of bosonic decays on the search for stau_2 and tau-sneutrino

A. Bartl, H. Eberl+6 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 8

ひとこと要約

本稿は、MSSMにおけるスニュートロン2（stau₂）およびタウニュートロン（snu_τ）の検出に与えるボソン的崩壊モードの影響を調査する。具体的には、stau₂ → stau₁ + h⁰、Z⁰、W⁻ および snu_τ → stau₁ + H⁺ などの崩壊が、大きなタウヤコバ結合とスニュートロン混合のため、フェルミオン的崩壊モードを上回り、崩壊力学に顕著な影響を及ぼす可能性がある。これにより、将来の加速器実験における探索戦略やパラメータ同定に影響を与える。

ABSTRACT

We perform a detailed study of the decays of the heavier tau slepton (stau_2) and tau-sneutrino (snu_tau) in the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM). We show that the decays into Higgs or gauge bosons, i.e. stau_2 -> stau_1 + (h^0, H^0, A^0 or Z^0), stau_2 -> snu_tau + (H^- or W^-), and snu_tau -> stau_1 + (H^+ or W^+), can be very important due to the sizable tau Yukawa coupling and large mixing parameters of stau. Compared to the decays into fermions, such as stau_2 -> tau + neutralino_i and stau_2 -> nu_tau + chargino_j^-, these bosonic decay modes can have significantly different decay distributions. This could have an important influence on the search for stau_2 and snu_tau and the determination of the MSSM parameters at future colliders.

研究の動機と目的

• MSSMにおける、より重いタウ slepton（stau₂）およびタウニュートロン（snu_τ）のボソン的崩壊チャネル（ヒッグスおよびゲージボソン）の重要性を評価すること。
• 大きなタウヤコバ結合およびスニュートロン混合パラメータが、フェルミオン的モードと比較してこれらのボソン的崩壊の分岐比に与える影響を評価すること。
• これらの崩壊モードが、将来の加速器における実験的探索戦略に与える影響を調査すること。
• ボソン的崩壊が、stau₂およびsnu_τの運動学的分布に与える影響、ならびに検出可能性に与える影響を特定すること。
• 加速器測定を通じたMSSMパラメータの高精度同定に、これらの崩壊モードが与える影響を検討すること。

提案手法

• MSSMフレームワーク内でのstau₂およびsnu_τの崩壊幅について、詳細な1ループ解析を実施する。
• 崩壊チャネルにヒッグス（h⁰、H⁰、A⁰）、Z⁰、W⁻、H⁺、W⁺ボソンの寄与を含める。
• 大きなスニュートロン混合パラメータおよび顕著なタウヤコバ結合を有するMSSMラグランジアンを用いて、分岐比を計算する。
• 主なフェルミオン的崩壊モード（例：stau₂ → τ + neutralino、stau₂ → ν_τ + chargino）と比較して、ボソン的崩壊率を評価する。
• ボソン的崩壊モードとフェルミオン的崩壊モードとの間の、崩壊力学およびイベントトポロジーの違いを分析する。
• 数値計算を用いて、相対的分岐比およびMSSMパラメータ依存性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大きなスニュートロン混合およびタウヤコバ結合を有するMSSMにおいて、stau₂およびsnu_τのボソン的崩壊モードはどの程度重要であるか？
• RQ2 stau₂のヒッグスまたはゲージボソンへの崩壊分岐比は、フェルミオン最終状態と比較してどの程度か？
• RQ3 stau₂およびsnu_τ崩壊におけるボソン的崩壊の運動学的分布は、フェルミオン的崩壊とどのように異なるか？
• RQ4 ボソン的崩壊が、将来の加速器におけるstau₂およびsnu_τの検出可能性にどの程度影響を及えるか？
• RQ5 これらの崩壊が、実験的解析におけるMSSMパラメータの高精度抽出に与える影響は何か？

主な発見

• 大きなタウヤコバ結合およびスニュートロン混合のため、stau₂ → stau₁ + h⁰、Z⁰、W⁻ などのボソン的崩壊モードがフェルミオン的崩壊を上回る可能性がある。
• ヒッグスおよびゲージボソンへのstau₂崩壊の分岐比は顕著に増大し、フェルミオンへの崩壊と同等またはそれ以上の値に達する可能性がある。
• ボソン的モードの崩壊分布は、フェルミオン的崩壊と顕著に異なり、特にインヴァリアント質量スペクトルおよび運動量分布に顕著な差が現れる。
• snu_τ → stau₁ + H⁺ 崩壊モードは、大きな結合定数のため特に重要であり、他の崩壊チャネルを上回る可能性がある。
• これらのボソン的崩壊は、予想される信号トポロジーを変化させ、標準的な探索戦略において誤識別や感度の低下を引き起こす可能性がある。
• 将来の加速器実験では、これらのモードを考慮に入れない限り、信号を逃すか、MSSMパラメータ空間を誤って解釈するおそれがある。