[論文レビュー] Searching for R-Parity Violation at Run-II of the Tevatron

B. C. Allanach, Howard Baer+24 more|arXiv (Cornell University)|Jun 3, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、TeVatronのRun IIにおけるR対称性破れ超対称性の発見可能性を調査し、R対称性破れ崩壊に続く励起状態の slepton および squark の生成に注目している。同じ符号の二重レプトン、欠落エネルギー、top/stop崩壊モードといった特徴的なシグネチャーがR対称性破れを示唆する可能性があり、特定のパラメータ選択下では実験データがtop-squark質量を80–100 GeV未満に制限している。

ABSTRACT

We present an outlook for possible discovery of supersymmetry with broken R-parity at Run II of the Tevatron. We first present a review of the literature and an update of the experimental bounds. In turn we then discuss the following processes: 1. Resonant slepton production followed by R-parity violating decay, (a) via $LQD^c$ and (b) via $LLE^c$. 2. How to distinguish resonant slepton production from $Z'$ or $W'$ production. 3. Resonant slepton production followed by the decay to neutralino LSP, which decays via $LQD^c$. 4. Resonant stop production followed by the decay to a chargino, which cascades to the neutralino LSP. 5. Gluino pair production followed by the cascade decay to charm squarks which decay directly via $L_1Q_2D^c_1$. 6. Squark pair production followed by the cascade decay to the neutralino LSP which decays via $L_1Q_2D^c_1$. 7. MSSM pair production followed by the cascade decay to the LSP which decays (a) via $LLE^c$, (b) via $LQD^c$, and (c) via $U^cD^cD^c$, respectively. 8. Top quark and top squark decays in spontaneous R-parity violation.

研究の動機と目的

• TeVatronのRun IIにおけるR対称性破れ超対称性の発見可能性を評価すること。
• R対称性破れ崩壊に続く励起状態のsleptonおよびsquark生成に起因する特徴的なシグネチャーを同定すること。
• 標準模型または$Z'$/$W'$共鳴状態と区別可能なR対称性破れシグナルを特定すること。
• 既存のTeVatronデータを用いてR対称性破れカップリングを制約すること。
• 双線形R対称性破れの文脈において、top-squark崩壊モード$\tilde{t}_1 \to \tau^+ b$および$\tilde{t}_1 \to c \tilde{\chi}^0_1$の妥当性を評価すること。

提案手法

• R対称性破れ超ポテンシャル項$W_{\not R_p}$を分析し、$\lambda_{ijk}$, $\lambda'_{ijk}$, $\lambda''_{ijk}$, および$\kappa_i$カップリングを含む。
• 共鳴状態のsleptonおよびsquark生成（$q\bar{q} \to \tilde{\ell}$, $\tilde{q}$）と、$LQD^c$, $LLE^c$, および$U^cD^cD^c$頂点を介するカスケード崩壊を評価する。
• topクォーク崩壊および第3世代レプトクォーク探索に関するTeVatronデータからの実験的制約を適用する。
• スパルティクル質量および分岐比をシミュレートするために、ユニバーサルなソフト対称性破れ項を有するmSUGRAモデルを用いる。
• Monte Carloスタイルの解析を実施し、$\tilde{t}_1 \to \tau^+ b$および$\tilde{t}_1 \to c \tilde{\chi}^0_1$の崩壊チャネルを、$\epsilon_3/\mu$および$A_0$パラメータの変動に応じて評価する。
• R対称性破れ崩壊モードを標準MSSMカスケードと比較し、検出可能性および区別可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 TeVatronにおけるsleptonおよびsquarkの主なR対称性破れ崩壊モードは何か？ また、それらはMSSMの予測とどのように異なるか？
• RQ2 LQD^cまたはLLE^c頂点を介するslepton共鳴状態生成は、$Z'$または$W'$共鳴状態と区別可能か？
• RQ3 $\tilde{t}_1 \to \tau^+ b$が他の崩壊モードを上回る条件は何か？ また、TeVatronデータはその制約にどのように寄与するか？
• RQ4 双線形R対称性破れの存在下で、topおよびtop-squark崩壊の分岐比はどのように変化するか？
• RQ5 既存のTeVatron結果から、$\tilde{t}_1$質量および$\epsilon_3/\mu$比に関する運動学的およびカップリング制約は何か？

主な発見

• A_0 = -650 GeVおよび$|\epsilon_3/\mu| = 0.5$の条件下で、$m_{\tilde{t}_1} < m_{\tilde{\chi}^+} + m_b$かつ$BR(\tilde{t}_1 \to \tau^+ b) \approx 1$の領域は、TeVatronデータによってほぼ除外されている。
• A_0 = -900 GeVの場合、$m_{\tilde{t}_1} < m_{\tilde{\chi}^+} + m_b$領域の大部分がRun IIにおける発見可能性を有している。
• |\epsilon_3/\mu| < 10^{-3}のとき、$\tilde{t}_1 \to c \tilde{\chi}^0_1$崩壊モードは$b\tau$崩壊と競合可能となり、特に$\tan\beta$が大きい場合に顕著になる。
• tan\beta = 3およびA_0 = -650 GeVの条件下で、非W崩壊に関するTeVatronデータが、$\tilde{t}_1$質量を80–100 GeV未満に制限している。
• 軽いチャージノが運動的に到達不能な場合、$\tilde{t}_1 \to \tau^+ b$崩壊モードは支配的となり、分岐比が100%に達する可能性がある。
• $\tilde{t}_1 \to c \tilde{\chi}^0_1$チャネルは、$|\epsilon_3/\mu| > 10^{-2}$のときのみ顕著になり、R対称性破れカップリングが無視可能である必要がある。