[論文レビュー] Sensitivity to Gauge-Mediated Supersymmetry Breaking Models of the Fermilab Upgraded Tevatron Collider

J. Qian|ArXiv.org|Mar 31, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、フェルミラブのテバトロン衝突機におけるアップグレードされた D0 実験がゲージ介在型超対称性破れ（GMSB）モデルに対する感度を評価しており、6つの高運動量の最終状態（レプトンまたは光子と運動量の欠損を伴う）を分析している。2–30 fb⁻¹ の統合した放射線量を用いることで、特に軽い重力ビノとアクセス可能なゲージノ質量を持つモデルを含む広範な GMSB モデルを探査可能であることが示されている。

ABSTRACT

This paper discusses supersymmetry discovery potential of the upgraded DØexperiment at the Tevatron $p\bar{p}$ collider. Six final states with large transverse energy (momentum) leptons or photons (with or without large transverse momentum imbalances) are studied. These final states are expected to have small backgrounds and are thereby ideal for new physics searches. Implications of the analyses of these final states on Gauge Mediated Supersymmetry Breaking models are discussed for integrated luminosities of 2 and 30 1/fb. This study demonstrates that a large class of supersymmetry models can be probed at the upgraded Tevatron.

研究の動機と目的

• フェルミラブのテバトロンにおけるアップグレードされた D0 実験がゲージ介在型超対称性破れ（GMSB）モデルを発見可能とする可能性を評価すること。
• 標準模型のバックグラウンドを最小限に抑えるために、高運動量レプトンまたは光子と大きな運動量の欠損を伴う最終状態を特定すること。
• 異なる統合放射線量における GMSB パラメータ空間の探査範囲を定量化すること。
• 長寿命の中性ノンが重力ビノと光子に崩壊するような主要な GMSB シグナルに対して、D0 検出器の感度を評価すること。
• 将来のテバトロンのデータを GMSB モデルの文脈で解釈するための現象論的フレームワークを提供すること。

提案手法

• 信号対バックグラウンド比を最大化するために、レプトン、光子、および運動量の欠損（E_T miss）を含む6つの高運動量最終状態を選択する。
• Cascading decay を伴う中性ノンと重力ビノを含む GMSB モデルからの信号イベントをモンテカルロシミュレーションでモデル化する。
• データ駆動および理論的手法を用いて、各最終状態の標準模型のバックグラウンドを推定する。
• Drell-Yan、W+jets、QCD マルチジェット過程などの主要なバックグラウンドを抑制するために、運動量のカットを適用する。
• E_T miss、レプトン／パイオングの運動量、および角度相関に基づいて、感度を向上させる信号領域を定義する。
• 統合放射線量 2 fb⁻¹ および 30 fb⁻¹ の場合の GMSB パラメータ空間（例：m_{3/2}、m_{χ̃0_1}）における発見の到達範囲を予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アップグレードされたテバトロンにおいて、どの最終状態がゲージ介在型超対称性破れモデルに対して最も高い感度を示すか？
• RQ2 2 fb⁻¹ および 30 fb⁻¹ の異なる統合放射線量レベルが、GMSB モデルの発見の到達範囲にどのように影響するか？
• RQ3 主要な最終状態における標準模型の主要なバックグラウンドは何か？それらは効果的に抑制可能か？
• RQ4 テバトロンのデータから、重力ビノ質量や中性ノン質量といった GMSB パラメータにどのような制約が得られるか？
• RQ5 長寿命の中性ノンが光子と重力ビノに崩壊する GMSB モデルを、テバトロンは探査可能か？

主な発見

• 高運動量レプトンまたは光子と大きな E_T miss を特徴とする6つの選択された最終状態は、標準模型のバックグラウンドが低いため、新しい物理の探査に適している。
• 30 fb⁻¹ の統合放射線量を用いることで、テバトロンは重力ビノ質量が約 100 GeV まで、中性ノン質量が約 500 GeV までの GMSB モデルを探査可能である。
• 2 fb⁻¹ の放射線量では到達範囲は限られているが、特に軽い中性ノンを持つモデルの大部分に対して感度が保たれている。
• 分析の結果、光子と運動量の欠損を伴う最終状態は、長寿命の中性ノンが光子と重力ビノに崩壊するモデルを探査するのに特に効果的であることが示された。
• 本研究は、アップグレードされた D0 実験が、圧縮スペクトルを有するモデルを含む広範な GMSB モデルに対して顕著な感度を有することを示した。
• 多くの GMSB シナリオにおいて、特に低スケールの超対称性破れ領域において、本研究の予測される発見の到達範囲は、以前の衝突実験を上回っている。