[論文レビュー] Search for squarks and gluinos with the ATLAS detector in final states with jets and missing transverse momentum using 20.3 $fb^{-1}$ of $\sqrt{s}$ = 8 TeV proton-proton collision data

M. Marjanović|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 81

ひとこと要約

このATLAS研究では、20.3 fb⁻¹のデータを用いて、√s = 8 TeVの陽子-陽子衝突において、スピン1/2のクォークおよびグルーギノの超対称的励起状態を、ジェットと運動量の欠損を伴うイベントに焦点を当て、レプトンを遮断することで探索する。有意な過剰は観測されず、R対称性保存と中性のLSPを仮定した簡略化モデルにおいて、グルーギノ質量は1330 GeV、 squark質量は850 GeVまでが除外される。

ABSTRACT

Weak scale supersymmetry is one of the best motivated and studied Standard Model extensions. It predicts the existence of new heavy coloured particles called squarks and gluinos which are the supersymmetric partners of the quarks and gluons, respectively. The poster summarises results on inclusive searches for supersymmetric squarks and gluinos in events containing jets and missing transverse momentum without leptons. The searches use the full data sample recorded in 2012 at $\sqrt{s}$=8~TeV centre-of-mass energy by the ATLAS experiment at the LHC.

研究の動機と目的

• レプトンを除外することで他のATLAS探索と直交性を保つために、ジェットと運動量の欠損を伴う最終状態における超対称的スクォークおよびグルーギノの探索。
• R対称性保存の下でスクォークおよびグルーギノの質量に制限を設けることにより、弱いスケールの超対称性モデルを制約する。
• 包括的な信号領域および制御領域戦略を用いて、超対称性パrameter空間における除外領域を拡張する。
• 直交する検証領域を用いてバックグラウンド推定を検証し、システムティック不確実性に対して頑健性を確保する。
• 結果を簡略化モデルおよびmSUGRAシナリオで解釈し、SUSYパラメータ空間に対する更新された制約を提供する。

提案手法

• 分析は2012年にATLAS検出器が収集した、√s = 8 TeVの陽子-陽子衝突データの20.3 fb⁻¹を用いる。
• 少なくとも2～6個のジェットとE_T^miss > 160 GeVのイベントが選別され、孤立した電子およびミューオンの遮断により、レプトンを多く含むバックグラウンドを抑制する。
• 信号領域（SRs）はジェット多重度および運動量変数（有効質量m_effを含む）に基づいて定義され、信号の識別を高める。
• 各SRに対して4つの直交する制御領域（CRs）を用い、主要な標準模型バックグラウンド（Z+jets, W+jets, t¯t, multijets）を推定する。CRは信号汚染を最小限に抑えるように選別される。
• バックグラウンド推定は、スケーリング式を用いた尤度関数フィットにより行われる：N(SR, scaled) = N(CR, obs) × [N(SR, unscaled)/N(CR, unscaled)]。
• 検証領域（VRs）はバックグラウンド推定のクロスチェックに用いられ、観測された収率は1σの範囲内で期待値と整合的である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 R対称性保存と中性のLSPを仮定した簡略化モデルにおいて、スクォークおよびグルーギノ質量の除外限界は何か？
• RQ2 ジェット多重度と有効質量（m_eff）は、標準模型バックグラウンドから超対称的信号をどれほど効果的に区別できるか？
• RQ3 制御領域は、信号汚染を最小限に抑えた信号領域における標準模型バックグラウンドをどれほど正確に推定できるか？
• RQ4 tanβ = 30、A₀ = -2m₀、μ > 0 の条件下で、縮退したスパートクル質量を持つmSUGRAモデルは、どの程度制約を受けるか？
• RQ5 グルーギノ対生成における長い崩壊チェーンおよび高多重ジェット最終状態に対するこの探索の感度はいかほどか？

主な発見

• いかなる信号領域においても有意な過剰イベントは観測されず、データと標準模型バックグラウンドの期待値との間に整合性があることが示された。
• 分離されたグルーギノを仮定した簡略化モデルにおいて、最軽い中性ニオンが質量ゼロの場合、グルーギノ質量は1330 GeVまでが除外される。
• 分離されたグルーギノを仮定した軽いフレーバーのスクォーク対生成において、8つの縮退したスクォークの場合、スクォーク質量は850 GeVまでが除外される。
• グルーギノ対生成がトップスクォークを介して崩壊するモデル（m_~t = 400 GeV）において、グルーギノ質量は1110 GeVまでが除外される。
• tanβ = 30、A₀ = -2m₀、μ > 0 のmSUGRAモデルにおいて、同じ質量を持つスクォークおよびグルーギノは1650 GeV未満で除外される。
• 検証領域では、観測されたイベント収率が1σの範囲内でバックグラウンド期待値と整合的であり、バックグラウンド推定の信頼性が裏付けられた。