[論文レビュー] Supersymmetry Searches with ATLAS and CMS

S. Lowette|arXiv (Cornell University)|May 17, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、√s = 7 TeVにおけるLHCのATLASおよびCMS実験による超対称性（SUSY）探索を要約しており、欠落運動量（Eₜ̸）、光子、レプトン、ハドロンジェットを含む最終状態に焦点を当てている。標準模型の背景と顕著なずれは観測されず、グルアインोおよびスクォーク生成、電磁的弱いチャージノニュートラリノ生成、第3世代SUSYを含むさまざまな簡略化モデルにおいて95%信頼水準の除外限界が設定された。感度は主に生成断面積と粒子質量に起因し、中間状態には依存しない。

ABSTRACT

Highlights are presented of current searches for supersymmetry produced in proton-proton collisions at the LHC, operating at sqrt(s)=7TeV. Searches with missing transverse energy are summarized from both the ATLAS and CMS experiments. A wide range of final states is covered, including recent searches with photons, leptons, and purely hadronic final states. Future developments are anticipated with extra focus on exclusive searches in electroweak and third-generation supersymmetry production.

研究の動機と目的

• √s = 7 TeVにおける陽子-陽子衝突を用いたLHCにおける超対称性探索の現状を要約すること。
• 欠落運動量に敏感な、光子、レプトン、ハドロンジェット、消える軌跡を含む広範な最終状態の報告。
• 強いおよび電磁的弱いSUSY生成の簡略化モデルにおける除外限界の提示、特に第3世代および電磁的弱いスケールSUSYに焦点を当てる。
• 2010年から2011年のデータ量の増加に伴い、より排他的でターゲットを絞った探索への移行を強調すること。
• 現在のSUSY探索戦略と、ゲージ媒介および異常媒介の理論的シナリオに対する感受性のスナップショットを提供すること。

提案手法

• ATLASおよびCMS検出器のデータを用いて探索が実施され、統合された放射光強度は1.07–4.7 fb⁻¹であった。
• SUSYシグナルに感度を高めるために、欠落運動量（Eₜ̸）、光子、同じ符号のレプトン、bジェット、およびずれた軌跡に基づく最終状態が選別された。
• 背景は、データ駆動型技術（例：Eₜ̸および光子誤識別のための制御サンプル）とモンテカルロシミュレーションを用いて推定された。
• 解釈には簡略化モデルが用いられ、例えばグルアインォ → スクォーク → NLSP → LSPという特定の崩壊チェーンを仮定した。LSPはEₜ̸に寄与する。
• 観測されたデータを予測された標準模型背景と比較し、95%信頼水準で除外限界が設定された。
• 特殊な解析は、長寿命のチャージノの消える軌跡や、トップクォーク背景を抑制するためのbタグ付きの同じ符号の二レプトンなど、希少過程に焦点を当てた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 √s = 7 TeVにおける光子、レプトン、ハドロンジェットを含む最終状態における超対称性の現在の除外限界は何か？
• RQ2 電磁的弱いおよび第3世代SUSYの文脈において、二光子、マルチレプトン、bジェット付きの同じ符号の二レプトンといった異なるSUSY探索チャネルの感度はどのように比較できるか？
• RQ3 SUSY探索の感度は、生成断面積と中間状態または最終状態粒子の質量のどちらに主に依存しているか？
• RQ4 消える軌跡を示す長寿命粒子の専用探索は、異常媒介SUSY破れシナリオを探査する上でどの程度効果的か？
• RQ5 同じ符号の二レプトン最終状態においてbジェットを要件とすることは、トップクォーク背景をどの程度抑制するか？

主な発見

• 光子、レプトン、ハドロンチャネルを含む、解析されたすべての最終状態において、標準模型の予想と顕著なずれは観測されなかった。
• ATLASの二光子探索（1.07 fb⁻¹）は、ビノに類似したNLSPを伴う簡略化モデルにおいて、グルアインォ質量が1000 GeV以上、スクォーク質量が1000 GeV以上で除外された。
• CMSの単一光子および二光子探索（4.3–4.7 fb⁻¹）は、ゲージ媒介モデルでLSPが重力スティンである場合、スクォーク質量が1000 GeV以上、グルアインォ質量が1000 GeV以上で除外された。
• ATLASの消える軌跡探索は、中性ノの質量差が200 MeVである異常媒介SUSY破れシナリオにおいて、チャージノ質量が300 GeV以上で除外限界が設定された。
• CMSの同じ符号の二レプトン探索（bジェット付き）は、トップクォーク背景を10倍に抑制し、95%信頼水準でスバットン質量が500 GeVまで、チャージノ質量が300 GeVまで直接生成を除外する感度を得た。
• グルアインォ対生成が四トップ最終状態を生じる場合、同様の探索によりグルアインォ質量が1000 GeV以上、ストップ質量が800 GeV以上で除外され、中間のストップ質量にほとんど依存しない感度が得られた。