[論文レビュー] Results on searches beyond the Standard Model at HERA

D. Boscherini|ArXiv.org|May 30, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、HERAにおけるH1およびZEUS合同研究から得られた結果を提示しており、接触相互作用、レプトクォーク、R対称性破れスクアーカー、励起フェルミオン、および単一トップクォーク生成を通じて、標準模型を超える素粒子物理学の探求を目的としている。新しい物理的現象の証拠は得られなかったが、非常に厳しい制限が設定され、合成スケールは5 TeV以上で除外され、大次元の余剰空間における有効プランクスケールは95%信頼水準で約0.8 TeVで除外された。

ABSTRACT

Signals of physics beyond the Standard Model at HERA have been searched for by the H1 and ZEUS collaborations. Results are reported about searches of contact interaction effects, leptoquarks, R-parity violating squarks, excited fermions and single top production. The analyses used the data set collected during the HERA phase I, consisting in about 110 (15) pb^{-1} of e^+p (e^-p) collisions per experiment. No evidence for new physics has been found and limits have been set on the parameters of the models considered.

研究の動機と目的

• HERAにおけるe⁺pおよびe⁻p衝突からの深エネルギーシフト散乱データを用いて、標準模型を超える物理を探索すること。
• 接触相互作用、レプトクォーク、励起フェルミオン、およびR対称性破れスクアーカーのような新しい物理のモデルを制約すること。
• HERAにおけるフラーバー変換中性荷電現在を介した単一トップクォーク生成の可能性を調査すること。
• 高出力HERAデータを用いてH1およびZEUS実験のデータを統合することで、新しい物理への感度を向上させること。
• さまざまな新しい物理モデルにおける結合スケールおよび有効質量パラメータの競争的制限を設定すること。

提案手法

• HERA第1フェーズの110 pb⁻¹のe⁺pおよび15 pb⁻¹のe⁻pデータを、深エネルギーシフト散乱の運動学的解析に用いた。
• 有効場理論を用いて、四フェルミオン演算子による接触相互作用をモデル化し、結合強度および合成スケールΛでパrameter化した。
• 不完全性yを介した角度分布を用いて、レプトクォーク信号と標準模型のDISバックグラウンドを区別した。
• 横運動量(PT)およびインヴァリアント質量のカットを適用して、潜在的な新しい物理信号を分離した。
• 95%信頼水準(CL)の除外限界を用いて、有効プランクスケールMSを含むモデルパラメータを制約した。
• レプチオンおよびハドロン崩壊チャネルを統合し、異常なトップクォーク結合に対する感度を向上させた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 深エネルギーシフト散乱の高Q²領域に、標準模型を超える新しい物理を示唆する偏差は存在するか？
• RQ2 レプトクォークまたはR対称性破れスクアーカーは、HERAにおけるe⁺pおよびe⁻p衝突で生成され、検出可能か？
• RQ3 電子およびクォークを含む接触相互作用の合成スケールΛの制限は何か？
• RQ4 励起フェルミオンまたは異常なトップクォーク結合の証拠は、HERAにおける単一トップ生成で得られるか？
• RQ5 HERAの結果は、高エネルギー領域における新しい物理を探査する上で、LEPおよびTevatronの結果とどのように比較できるか？

主な発見

• 接触相互作用、レプトクォーク、励起フェルミオン、および単一トップ生成のあらゆる探索チャネルにおいて、新しい物理の証拠は観測されなかった。
• ベクトル-ベクトル接触相互作用の合成スケールΛに対する制限は、95%信頼水準で5 TeV以上であり、LEPおよびTevatronの制限と同等のものであった。
• 大次元の余剰空間を有するモデルにおける有効プランクスケールは、95%信頼水準で約0.8 TeVで除外された。
• レプトクォークのヤコビヤン結合に対する除外限界は、レプトクォーク質量の関数として導出され、信号は観測されなかった。
• H1はレプチオン的単一トップチャネルで5イベントの過剰（予想値1.8）を観測したが、ZEUSは過剰なし（予想値0.96）であった。両者は標準模型と整合的であった。
• レプチオンおよびハドロンチャネルの統合解析により、光子-トップ頂点における磁気結合（κtuγ）およびZボソン-トップ頂点におけるベクトル結合（VZ）に対する競争的95%信頼水準の制限が設定され、LEPおよびTevatronの結果と同等またはそれを上回った。