[論文レビュー] Search for charged massive stable particles with the D0 detector

V. M. Abazov|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、フェルミラブTevatronのD0検出器が収集した1.1 fb⁻¹のデータを用いて、時間飛行測定を用いて長寿命のステウ、ゲージノ型チャージノ、ヒッグスノ型チャージノを特定することで、電荷を帯びた質量の大きな安定粒子の探索を行った。信号は観測されず、60 GeVから300 GeVのステウ質量に対して、生産断面積の95%信頼水準上限が0.31 pbから0.04 pbの範囲に分布した。また、ギャウジノの質量下限は206 GeV、ヒッグスノの質量下限は171 GeVであった。

ABSTRACT

We search for charged massive long-lived particles using 1.1 fb$^{-1}$ of data collected by the D0 detector at the Fermilab Tevatron $p\bar{p}$ Collider. Time-of-flight information is used to search for pair produced long-lived tau sleptons, gaugino-like charginos, and higgsino-like charginos. We find no evidence of a signal and set 95% C.L. cross section upper limits for staus, which vary from 0.31pb to 0.04pb for stau masses between 60 GeV and 300 GeV. We also set lower mass limits of 206 GeV (171 GeV) for pair produced charged gauginos (higgsinos).

研究の動機と目的

• フェルミラブTevatronにおける陽子-反陽子衝突において、電荷を帯びた質量の大きな長寿命粒子の探索を目的とする。
• 時間飛行測定を用いて、ステウ、ゲージノ型チャージノ、ヒッグスノ型チャージノのような長寿命粒子を特定する。
• 95%信頼水準において、これらの粒子の生産断面積に対する上限を設定する。
• 観測信号が存在しないことに基づき、対生成された電荷を帯びたギャウジノおよびヒッグスノの質量下限を確立する。
• 長寿命の電荷を帯びた粒子を含む超対称モデルに対する制約を拡張する。

提案手法

• フェルミラブTevatronp̄p衝突装置で収集された1.1 fb⁻¹のデータを活用する。
• 時間飛行情報の応用により、即時的バックグラウンドと区別される長寿命の電荷を帯びた粒子を特定する。
• ステウ、ゲージノ型チャージノ、ヒッグスノ型チャージノの対生成と整合するイベントを分析する。
• 運動学的および時間的基準を実装し、長寿命粒子候補を隔離する。
• 95%信頼水準（C.L.）の上限を統計的に評価し、生産断面積の上限を設定する。
• 観測データと整合する信号領域を除外することで、質量下限を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 60–300 GeVの質量範囲における電荷を帯びた質量の大きな長寿命ステウの生産断面積に対する上限は何か？
• RQ2 信号が観測されなかったことから、対生成された電荷を帯びたギャウジノおよびヒッグスノに対してどのような質量下限を設定できるか？
• RQ3 D0検出器において、時間飛行測定は長寿命の電荷を帯びた粒子を特定するのにどの程度効果的か？
• RQ4 これらの結果は、長寿命の電荷を帯びた粒子を含む超対称モデルにどのような制約を課えるか？
• RQ5 観測された上限は、ステウおよびチャージノ生成の理論的予測と比べてどう異なるか？

主な発見

• D0データセットにおいて、電荷を帯びた質量の大きな長寿命粒子の証拠は得られなかった。
• 60 GeVから300 GeVのステウ質量に対して、95%信頼水準におけるステウ生産断面積の上限は0.31 pbから0.04 pbの範囲に分布した。
• 対生成された電荷を帯びたギャウジノの質量下限は206 GeVに設定された。
• 対生成された電荷を帯びたヒッグスノの質量下限は171 GeVに設定された。
• これらの結果は、長寿命の電荷を帯びたステウおよびチャージノを含むモデルを制約しており、特に超対称性の文脈で重要である。
• 時間飛行情報の使用により、即時的バックグラウンドが効果的に抑制され、長寿命粒子への感度が向上した。