[論文レビュー] Is it SUSY

AseshKrishna Datta, Gordon Kane+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 2005

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 15被引用数 31

ひとこと要約

この論文は、テバトロンやLHCのようなハドロン衝突加速器における超対称性（SUSY）の信号を特定する方法を調査しており、生成断面積のパターンとスピン相関を用いて、SUSYと同様の理論（例えば、ユニバーサルエキストラ次元（UED））を区別する方法に焦点を当てている。結論として、スピン情報とシグネチャーパattersがSUSYと競合モデルを明確に区別できるとされる。

ABSTRACT

If a signal for physics beyond the Standard Model is observed at the Tevatron collider or LHC, we will be eager to interpret it. Because only certain observables can be studied at a hadron collider, it will be difficult or impossible to measure masses and spins that could easily establish what physics was being seen. Nevertheless, different underlying physics implies different signatures. We examine the main signatures for supersymmetry, with some emphasis on recognizing supersymmetry in parts of parameter space where generic signatures are reduced or absent. We also consider how to distinguish supersymmetry from alternatives that most closely resemble it, such as Universal Extra Dimensions (UED). Using the robust connection between spins and production cross section, we think it will not be difficult to distinguish UED from supersymmetry. We expect that by considering patterns of signatures it is very likely that it will not be difficult to find a compelling interpretation of any signal of new physics.

研究の動機と目的

• 直接的な質量およびスピン測定が制限される場合の、コライダー・データにおける超対称性の特定戦略の開発。
• 特にユニバーサルエキストラ次元（UED）を含む、類似したシグネチャを持つ代替理論とSUSYを区別する課題への対処。
• 粒子スピンと生成断面積の関係を活用して、SUSYとUEDを区別する。
• 新しい物理の明確な指標として機能する、コライダーのシグネチャにおける堅牢で観測可能なパターンの同定。

提案手法

• SUSYおよびUEDモデルからの理論的予測を用いて、最終状態粒子のスピン関数としての生成断面積を分析する。
• さまざまなパラメータ空間における、ジェット、欠落エネルギー、レプトン分布などのシグネチャを、SUSYとUEDの間で比較する。
• 一般的なSUSYシグネチャが抑制されたり存在しなかったりするパラメータ空間の領域に注目し、代替の区別特徴を同定する。
• スピンと断面積の間の堅牢な理論的関係を用いて、観測可能な生成率からスピン量子数を推定する。
• 特に困難なシグネチャ領域における、コライダー観測量が基礎物理モデルにどのように敏感であるかを評価する。
• 運動学的およびトポロジカルなシグネチャの違いに基づいて、SUSYとUEDを区別する可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 直接的な質量およびスピン測定が不可能な場合、どのようにコライダー・データにおける超対称性を特定できるか？
• RQ2 ハドロン衝突加速器のシグネチャにおいて、超対称性とユニバーサルエキストラ次元（UED）の間には、どのような観測可能な違いがあるか？
• RQ3 生成断面積のパターンは、新しい物理粒子のスピンを信頼性高く示唆できるか？
• RQ4 一般的なSUSYシグネチャが弱いか、存在しないパラメータ空間の領域において、SUSYと他のモデルを区別するための代替シグネチャは何か？
• RQ5 最終状態観測量のパターン認識は、どの程度新しい物理シグネチャの説得力ある解釈に導くことができるか？

主な発見

• 粒子スピンと生成断面積の間の関係は、直接的なスピン測定が不可能な場合でも、SUSYとUEDを明確に区別する堅牢な手法を提供する。
• ジェット多重度、欠落横断運動量、レプトン相関などの最終状態観測量のシグネチャーパターンは、SUSYとUEDを効果的に区別できる。
• 標準的なSUSYシグネチャが弱いか、存在しないパラメータ空間の領域であっても、特徴的なシグネチャが依然として超対称性の同定を可能にする。
• 本論文は、あらゆる新しい物理シグネチャに対して、シグネチャーパattersの分析によって説得力ある解釈を見つけるのは容易ではないと結論づける。
• 理論的予測における根本的な違いにより、断面積および運動学的情報を用いたSUSYとUEDの区別は、実現可能であると予想される。