[論文レビュー] Supersymmetry Searches at the Tevatron and the LHC Collider Experiments

X. Portell Bueso|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、2011年8月までのテバトロンおよびLHCにおけるスピン統一理論（SUSY）探索をレビューし、Rパリティ保存（RPC）および破損（RPV）の両方のシナリオに焦点を当てる。多数の最終状態における広範な解析にもかかわらず、標準模型（SM）からの顕著なずれは観測されず、グルーギノ、スキュークォーク、およびRPV結合に関するきびしい新しい制限が得られ、特に妥当なモデルが著しく制限された。

ABSTRACT

This document is a brief review of some of the most relevant searches for Supersymmetry carried out at the Tevatron and the LHC collider experiments, until the end of August 2011. Different final states covering R-parity conserving and violating scenarios have been scrutinized and no significant deviation from the Standard Model has been observed. As a result, new limits on the Supersymmetry parameter space have been established.

研究の動機と目的

• 2011年8月までに実施されたテバトロンおよびLHCのコリダリアン実験における最も関連性の高いSUSY探索を要約すること。
• Rパリティ保存および破損の両シナリオに基づく、SUSYパラメータ空間に対する最新の制約を提示すること。
• テバトロンとLHCの実験が、多様なSUSY最終状態および質量範囲をカバーする上でどのように補完的であるかを強調すること。
• ATLAS、CMS、CDF、DØ共同研究のデータを用いて、SUSY粒子の質量および結合定数に関する新しい除外限界を確立すること。
• これらの結果が、自然性および主なSUSYモデル（例：CMSSMおよびGMSB）の妥当性に与える影響を評価すること。

提案手法

• Rパリティ保存（RPC）SUSYシグネチャの分析において、最終状態に電子およびミューオンを含む・含まない状況において、大きな欠落運動量（E_T^miss）とジェット多重度を用いる。
• 多様なSUSYモデルにおける感度を向上させるために、m_eff変数（ジェットの横運動量およびE_T^missのスカラー和）を採用する。
• QCDマルチジェット背景をモデル化するためのデータ駆動型技術を用い、高ジェット多重度・低ミューオン最終状態で支配的な背景を制御する。
• RPV探索における組み合わせ的バックグラウンドを低減するために、6ジェット最終状態における3ジェット共鳴状態を同定するための運動量再構成技術を適用する。
• RPVシナリオにおけるスカラータウニュートリノ崩壊からの共鳴状態を探索するため、eμ最終状態のインバリアント質量再構成を実施する。
• 観測された限界を、λ′_311などのRPV結合定数とスlepton質量のパラメータ空間における除外領域に翻訳し、DØおよびATLASの結果を統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 テバトロンおよびLHCにおいて、Rパリティ保存SUSYを探索する上で、最も感受性の高い最終状態は何か？
• RQ2 LHCとテバトロンの実験は、SUSYパラメータ空間を制約する上で、どのように補完的であるか？
• RQ3 Rパリティ保存シナリオにおいて、グルーギノおよびスキュークォークの質量に関する現在の除外限界は何か？
• RQ4 スカラータウニュートリノ探索から、特にλ′_311およびλ_312のRPV結合定数に対してどのような制限が得られているか？
• RQ5 3ジェット共鳴状態などのRPV探索の結果が、特定のSUSYモデルの妥当性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• ATLASは1.04 fb⁻¹のデータを用いて、m_eff > 1000 GeV領域でグルーギノ質量が400 GeV未満の領域を除外したが、顕著な過剰は観測されなかった。
• CDFは3.2 fb⁻¹のデータを用いて3ジェット共鳴状態探索において、RPVグルーギノ質量が144 GeV未満の領域を除外したが、トップクォーク質量付近に2σの過剰が観測された。
• CMSは35 pb⁻¹のデータを用いて、RPVグルーギノ質量が200〜280 GeVの範囲を除外したが、380 GeV付近に1.9σの過剰が観測された。
• DØはスカラータウニュートリノ崩壊のeμインバリアント質量分布に共鳴ピークを確認できず、100 GeV未満の質量に対してλ′_311結合定数の制限を設定した。
• ATLASは、100 GeV未満の質量でλ′_311結合定数が0.01を超えるスカラータウニュートリノ崩壊（eμ最終状態）を除外したが、DØよりも高い質量領域まで感度が及んでいた。
• DØおよびATLASの統合結果により、λ′_311対m_ν̃τパラメータ空間の全範囲がカバーされ、大きな結合定数と低い質量の領域が除外された。