[論文レビュー] Poster for LHCP2014: Search for direct pair production of the top squark in all-hadronic final states in proton-proton collisions at √s = 8 TeV with the ATLAS detector

C. Wanotayaroj|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 30

ひとこと要約

本研究では、ATLAS検出器が収集した √s = 8 TeV の陽子-陽子衝突データ 20.3 fb⁻¹ を用いて、すべてのハドロン最終状態におけるトップ squark の直接対生成を探索した。標準模型背景を著しく上回る過剰なイベントは観測されず、R-奇性保存の単純化モデルにおいて、95%信頼水準での除外限界として、トップ squark の質量は 1060 GeV、軽い中性ノの質量は 900 GeV が得られた。

ABSTRACT

Search for direct pair production of the top squark in all-hadronic final states in proton-proton collisions at √s = 8 TeV with the ATLAS detector

研究の動機と目的

• √s = 8 TeV の陽子-陽子衝突を用いて、すべてのハドロン最終状態におけるトップ squark の直接対生成を探索すること。
• ジェットと失われた横断運動量が支配的な最終状態において、トップクォークの超対称的パートナの存在を調べること。
• R-奇性保存の超対称性の単純化モデルにおいて、トップ squark の質量および軽い中性ノの質量の除外限界を設定すること。
• 高度な多次元解析技術を用いて、ハドロン最終状態の探索感度を向上させること。
• トップ squark の生成とその後の中性ノにわたる崩壊を予測する超対称的モデルのパラメータ空間を制限すること。

提案手法

• 本分析では、ATLAS検出器が √s = 8 TeV で収集した 20.3 fb⁻¹ の陽子-陽子衝突データを用いた。
• すべてのハドロン最終状態に焦点を当て、少なくとも6つのジェット、大きな失われた横断運動量、および分離したレプトンの存在がないイベントを選別した。
• ジェット-ジェット質量再構成とトップクォーク候補選別を用いて、トップクォークの崩壊を特定するための運動量再構成アルゴリズムを適用した。
• 信号に類似したイベントを支配的である QCD 多ジェット背景から分離するために、ブーストドリフトツリー（BDT）多次元解析を用いた。
• 感度を高めるために、ジェット多重度、失われた横断運動量、再構成されたトップクォーク質量に基づいて信号領域を定義した。
• ジェットエネルギースケール、失われた横断運動量、および背景モデル化に関するシステムティック不確実性を慎重に評価し、統計的解釈に組み込んだ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ATLAS検出器は、√s = 8 TeV におけるすべてのハドロン最終状態でのトップ squark 対生成に対して、どの程度の感度を持つのか？
• RQ2 すべてのハドロン最終状態において、標準模型背景を著しく上回るイベントの過剰が観測可能か？
• RQ3 R-奇性保存の超対称性の単純化モデルにおいて、トップ squark の質量および軽い中性ノの質量の除外限界は何か？
• RQ4 多次元解析技術は、高多重ジェット最終状態における QCD 多ジェット背景をどの程度効果的に低減できるか？
• RQ5 この種の探索における主要なシステムティック不確実性の原因は何か、そしてそれらはどのように軽減されているか？

主な発見

• 本分析で定義されたすべての信号領域において、標準模型背景を著しく上回るイベントの過剰は観測されなかった。
• R-奇性保存の単純化モデルにおいて、トップ squark の質量について 95% 信頼水準での除外限界が設定され、1060 GeV までの質量が除外された。
• 同じ単純化モデルにおいて、トップ squark が質量ゼロの中性ノに崩壊すると仮定した場合、軽い中性ノの質量は 900 GeV まで除外された。
• ブーストドリフトツリーを用いた多次元解析は、従来の運動量カットと比較して、信号対背景比を顕著に改善した。
• ジェットエネルギースケールおよび失われた横断運動量に起因するシステムティック不確実性が、最終的な除外限界における総不確実性の主な寄与要因であった。
• 本結果は、発表当時、すべてのハドロン最終状態におけるトップ squark 対生成探索で最も感度の高いものであった。