[論文レビュー] Implications of SUSY Searches at the LHC for the ILC

S. Heinemeyer|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 53被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、プロトン衝突におけるLHCデータ（1 fb⁻¹）および電弱精度測定、B物理学、ダークマター密度、XENON100からの制約を用いて、CMSSMおよびNUHM1超対称モデルのグローバルフィットを更新している。LHCの結果、特に125 GeVのヒッグス粒子の非観測と超対称粒子の非観測により、好ましい超対称性質量スケールが顕著に上昇し、フィットの良さが低下し、将来のe⁺e⁻衝突型加速器（ILC(1000)）におけるCMSSMおよびNUHM1の妥当性が脅かされている。

ABSTRACT

Global frequentist fits to the CMSSM and NUHM1 using the MasterCode framework are updated to include the public results of searches for supersymmetric signals using \sim 1/fb of LHC data recorded by ATLAS and CMS and \sim 0.3/fb of data recorded by LHCb. We also include the constraints imposed by the electroweak precision and B-physics observables, the cosmological dark matter density and the XENON100 search for spin-independent dark matter scattering. Finally we also investigate the impact of a possible Higgs signal around 125 GeV. The various constraints set new bounds on the parameter space of the CMSSM and the NUHM1. We discuss the impact of the new results from SUSY and Higgs searches for these bounds and analyze the impact for a future liner e^+e^- collider.

研究の動機と目的

• LHCにおける超対称性探索およびヒッグス粒子探索の結果が、CMSSMおよびNUHM1超対称モデルの妥当性に与える影響を評価すること。
• 電弱精度測定、B物理学、ダークマター密度、XENON100からの制約が、これらのモデルのパラメータ空間に与える影響を評価すること。
• これらの更新された制約が、将来の線形e⁺e⁻衝突型加速器（例：ILC(1000)）における物理学的潜在能力に与える影響を明らかにすること。
• LHCデータの影響により、好ましい超対称性質量スケールがどのようにシフトし、フィット品質がどの程度劣化するかを定量化すること。
• 低エネルギー物理量（例：(g-2)μ）とLHCの除外限界との間に生じる緊張が、非一様または非最小の超対称モデルの再検討を必要とすることを示唆するかを検討すること。

提案手法

• 実験的および理論的制約に整合するグローバルな頻度的χ²フィットを実行するために、MasterCodeフレームワークを用いる。
• 標準模型（SM）の観測量、超対称性探索の限界、ヒッグス粒子質量、BR(Bs→μμ)、ダークマター制約を組み合わせたグローバルχ²関数を構築する。
• 統計的安定性を高めるために、SMパラメータ（Δαhad、mt、MZ）を実験的不確実性を伴ってフィットパラメータとして扱う。
• 95%信頼区間をΔχ² = 5.99、68%信頼区間をΔχ² = 2.23として用い、パラメータ空間内の許容領域を特定する。
• ATLAS、CMS、LHCb（1 fb⁻¹）からのLHCデータ、XENON100のスピン非依存ダークマター制約、および125 GeVヒッグス信号を統合する。
• m₀、m₁/₂、A₀、およびtanβのスキャンを実施し、主要な生成閾値における最良フィット点および尤度関数を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最新のLHC超対称性探索（1 fb⁻¹）および125 GeVヒッグス信号は、CMSSMおよびNUHM1のパラメータ空間をどのように制約するか？
• RQ2 これらの制約は、特に最軽い中性ノイザーおよびチルリンォの好ましい質量スケールにどのような影響を与えるか？
• RQ3 LHCおよびヒッグスデータを含めた場合、フィットの良さ（χ²/d.o.f.）およびフィット確率は、LHC以前の結果と比較してどのように変化するか？
• RQ4 現在の制約が、ILC(1000)におけるCMSSMおよびNUHM1の発見可能性をどの程度脅かしているか？
• RQ5 低エネルギー物理量（例：(g-2)μ）とLHCの除外限界との間に生じる緊張が、非一様または非最小の超対称モデルの必要性を示唆している兆候はあるか？

主な発見

• CMSSMにおいて、最良フィット点はLHC以前のm₁/₂ ≈ 360 GeVから、125 GeVヒッグス信号およびLHC超対称性データを含めた後は1800 GeVにシフトした。
• NUHM1においては、同様の条件下で最良フィットm₁/₂が340 GeVから830 GeVに上昇し、好ましい超対称性スケールの顕著な上昇が示された。
• CMSSMではフィット確率がLHC以前の37%から、LHCおよびヒッグス信号を含めた後の13%に低下した。NUHM1でも29%から13%に低下し、データとの整合性が低下している兆候が示された。
• CMSSMではχ²/d.o.f.が21.5/20（LHC以前）から125 GeVヒッグス信号を含めた後の30.6/23に上昇した。NUHM1でも20.8/18から29.7/22に上昇し、フィットの良さが著しく悪化した。
• e⁺e⁻衝突におけるペア生成の閾値はより高いエネルギーにシフトした。両モデルにおいて、μ̃Rμ̃R閾値のχ²尤度は500 GeV以上でピークを示し、χ±₁χ∓₁閾値は約1700 GeVで好ましいとされた。
• 両モデルにおいて、第一および第二世代の squark ペア生成閾値は2.5 TeVを超えており、現在のデータからこれらの状態は極めて不適切であるとされた。