[論文レビュー] Searches for Pair-Produced Multijet Resonances Using Data Scouting in Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}$=13 TeV

Hayrapetyan, Aram, Tumasyan, Armen+2399 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2024

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 1

ひとこと要約

本研究では、√s = 13 TeVにおけるデータスカニングを用いて、完全にハドロン最終状態における、質量縮退したR対称性破れ（RPV）ヒッグスノのペア生成および低質量RPVグルーギノの最初の探索を実施した。低レベルのHLT（High-Level Trigger）イベントデータとジェットの部分構造技術を活用することで、低質量のマルチジェット共鳴状態に対する感度が向上し、200 GeV未塔のRPVトップスキンとグルーギノの現在の除外限界が拡張された。

ABSTRACT

Searches for pair-produced multijet signatures using data corresponding to an integrated luminosity of 128 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV are presented. A data scouting technique is employed to record events with low jet scalar transverse momentum sum values. The electroweak production of particles predicted in $R$-parity violating supersymmetric models is probed for the first time with fully hadronic final states. This is the first search for prompt hadronically decaying mass-degenerate higgsinos, and extends current exclusions on $R$-parity violating top squarks and gluinos.

研究の動機と目的

• 完全にハドロン的最終状態におけるR対称性破れ超対称粒子の電弱生成を、初めて探査すること。
• 特に200 GeV未塔の低質量領域にまで、既存のRPVトップスキンおよびグルーギノの制約を拡張すること。
• マルチジェット共鳴状態において、即時ハドロン的崩壊する質量縮退したヒッグスノを調査すること。
• データスカニングを用いて、標準のトリガー閾値を超える低質量共鳴状態への感度を向上させること。

提案手法

• 高レベルトリガー（HLT）で再構成されたオブジェクトのみを保持するデータスカニングを採用し、イベントサイズを削減するとともに、より低いエネルギー閾値を実現した。
• データスカニングに特化したジェット部分構造変数を用い、ブーストしたクォークジェットから生じる統合された二重ジェットおよび三重ジェットを同定した。
• 統合二重ジェット、統合三重ジェット、および解体三重ジェットの3つのシグネチャに対して、QCDマルチジェット過程の背景を統一的に推定する手法を適用した。
• それぞれの最終状態における標準模型（SM）のtt、WおよびZボソンの崩壊からの不変背景を、シミュレートされたサンプルを用いて推定した。
• 3つの異なるシグネチャを分析した：大半径の統合二重ジェット、統合三重ジェット、および解体三重ジェット。それぞれが異なる新物理（BSM）粒子に感受する。
• CMSの粒子フロー法と検出器幾何学を活用し、HLTレベルのデータからジェットおよび部分構造を再構成した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 データスカニング技術は、標準のトリガー閾値未満の低質量マルチジェット共鳴状態に対する感度を向上させることができるか？
• RQ2 完全にハドロン的最終状態における質量縮退したR対称性破れヒッグスノのペア生成に対する現在の除外限界は何か？
• RQ3 既存のRPVトップスキンおよびグルーギノの制約は、200 GeV未塔の質量領域までどの程度拡張可能か？
• RQ4 データスカニングデータセットにおいて、ジェット部分構造技術は統合二重ジェットおよび三重ジェットをどの程度効果的に同定できるか？
• RQ5 13 TeVの陽子-陽子衝突において、質量縮退したヒッグスノの即時ハドロン的崩壊に対するこの探索の感度はどの程度か？

主な発見

• これは、質量縮退したR対称性破れヒッグスノの即時完全ハドロン的崩壊を初めて探査する研究である。
• 200 GeV未塔の低質量領域におけるRPVグルーギノの除外限界が拡張され、これは以前に調査されていなかった質量領域である。
• 以前の探索と比較して、RPVトップスキンの除外限界がより低い質量まで拡張された。
• データスカニングにより、低ジェットスカラー横運動量和（HT）のイベントが検出可能となり、低質量共鳴状態への感度が向上した。
• HLTレベルの再構成を活用することで、データ量を削減しながらも、重要な物理的シグネチャを保持したため、感度が向上した。
• 研究はHEPDataレコードに表形式の結果を提供しており、再現性とさらなる分析を支援している。