[論文レビュー] Simulations of R-parity Violating SUSY Models

Peter Richardson|arXiv (Cornell University)|Jan 10, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、ハドロン-ハドロン衝突におけるR-奇性破れ超対称性（R-奇性破れSUSY）をシミュレートするため、HERWIGにモンテカルロイベントジェネレータ拡張を開発した。QCD放射と角度順序を組み込み、ゲージ媒介型スレプトン崩壊からの同符号ジレプトン信号が、R-奇性破れモードを介した共鳴的スレプトン崩壊よりも低いR-奇性破れ結合定数でも検出可能であることを示した。これは、色のコherー（色の coherent）効果により、共鳴的崩壊には大きな結合定数が必要となるためである。

ABSTRACT

In recent years there has been a great deal of interest in R-parity violating supersymmetric models. We explain the motivation for studying these models and explore the various phenomenological consequences of R-parity violation. It has become essential for the experimental study of any new model to have a Monte Carlo event generator which includes the processes predicted by that model. We review the techniques used in the construction of these simulations and show how we have extended the HERWIG event generator to include R-parity violating processes. We discuss how to treat the emission of QCD radiation in these processes including colour coherence effects via the angular-ordered parton shower. We then make use of this simulation to investigate the discovery potential for resonant slepton production, via either supersymmetric gauge or R-parity violating decay modes, in hadron-hadron collisions. Finally, we look at the possibility that the KARMEN time anomaly can be explained by the existence of a light neutralino which is produced and decays via R-parity violation.

研究の動機と目的

• ハドロン衝突におけるR-奇性破れSUSY過程のためのモンテカルロシミュレーションフレームワークの開発。
• R-奇性破れ崩壊におけるQCD放射と色のコherー（色の coherent）効果を、角度順序付き部分素子シャワーを用いて組み込む。
• R-奇性破れおよびゲージ媒介型崩壊モードを介した共鳴的スレプトン生成の発見可能性を評価する。
• KARMEN時間異常が、R-奇性破れパイオン崩壊から生じる軽い中性レプトンによって説明可能かどうかを検討する。
• 精度の高い電弱測定および非可視Z幅測定から得られる実験的制約を、R-奇性破れ結合定数に適用する。

提案手法

• 超対称モデルにおけるR-奇性破れ過程を含めるようにHERWIGイベントジェネレータを拡張する。
• R-奇性破れ崩壊におけるQCD放射と色のコherー（色の coherent）効果をモデル化するため、角度順序付き部分素子シャワーを実装する。
• R-奇性破れ最終状態のためのハード過程、部分素子シャワー、ハドロン化をモンテカルロ手順でシミュレートする。
• 複数のクォークを含むR-奇性破れ崩壊のハドロン化を、色 singlet クラスターモデルを用いてシミュレートする。
• UDDおよびLQD過程を介した共鳴的スレプトンおよびスクォーク生成の断面積を計算する。
• MSSMからのフェニマン則および結合定数制約を統合し、崩壊率および断面積を計算する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 拡張されたモンテカルロジェネレータを用いて、ハドロン衝突におけるR-奇性破れSUSY過程を効果的にシミュレートできるか？
• RQ2 R-奇性破れ崩壊における色のコherー（色の coherent）効果が、共鳴的スレプトン生成の信号対背景比に与える影響は何か？
• RQ3 共鳴的スレプトン崩壊をQCDバックグラウンド以上に検出可能にするために必要な最小のR-奇性破れヤン・ガウフ結合定数はどれくらいか？
• RQ4 KARMEN時間異常は、R-奇性破れパイオン崩壊によって生成され、3つのレプトンに崩壊する軽い中性レプトンによって説明可能か？
• RQ5 精度の高い電弱測定および非可視Z幅測定から得られる実験的制約は、R-奇性破れ結合定数にどのような制限を与えるか？

主な発見

• ゲージ媒介型スレプトン崩壊からの同符号ジレプトン信号は、R-奇性破れヤン・ガウフ結合定数が小さい場合でも、QCDバックグラウンド以上に検出可能である。
• R-奇性破れ崩壊における共鳴的スレプトン状態の信号は、色のコherー（色の coherent）効果により抑制されるため、検出可能にするには大きなヤン・ガウフ結合定数が必要である。
• 部分素子シャワーにおける角度順序は、最終状態のジェットとR-奇性破れ崩壊トポロジーの相関を強化することで、信号抽出を改善する。
• 結合定数が十分に大きい場合、KARMEN異常はR-奇性破れパイオン崩壊によって生成され、3つのレプトンに崩壊する軽い中性レプトンによって説明可能である。
• 非可視Z幅および$e^+e^- o u\bar{\nu}\gamma$からの制約は、軽い中性レプトンの許容可能なパラメータ空間を制限する。
• 精度の高い電弱測定は、特にMSSMパラメータ空間の文脈において、R-奇性破れ結合定数をさらに制約する。