[論文レビュー] SUSY Without Prejudice at the 7 and 8 TeV LHC: Gravitino LSPs

M. Cahill-Rowley, JoAnne L. Hewett+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用数 11

ひとこと要約

本研究は、ATLAS SUSY探索解析を用いて、7および8 TeVにおける重力レプトンをLSPとするpMSSMに対するLHCの感度を評価する。METが低下するが、長寿命のNLSPがモデルカバレッジを顕著に向上させ、中性子LSPと比較してpMSSMパラメータ空間の遮断能が向上する。

ABSTRACT

We have examined the capability of the LHC, running at both 7 and 8 TeV, to explore the 19(20)-dimensional parameter space of the pMSSM with neutralino(gravitino) LSPs and soft masses up to 4 TeV employing the ATLAS SUSY analysis suite. Here we present some preliminary results for the gravitino model set, following the ATLAS analyses whose data were publically available as of mid-September 2012. We find that the impact of the reduced MET, resulting from models with gravitino LSPs on sparticle searches is more than off-set by the detectability of the many possible long-lived NLSPs.

研究の動機と目的

• ATLAS SUSY探索結果を用いて、重力レプトンLSPを有する20次元pMSSMパラメータ空間に対するLHCの探査能力を評価すること。
• pMSSMフレームワーク内において、重力レプトンLSPと中性子LSPの両ケースにおけるモデル遮断カバレッジを比較すること。
• 126 GeVのヒッグスボソン質量制約が、両LSPケースにおけるモデルの妥当性に与える影響を評価すること。
• METが低下するにもかかわらず、長寿命のNLSPがどのように遮断範囲を拡大するかを調査すること。
• MET、マルチレプトン、ハーディングフレーバー、および長寿命粒子探索を含む、さまざまなATLAS探索チャネルが重力レプトンモデルセットに対して果たす有効性を定量化すること。

提案手法

• 公開のATLASバックグラウンド推定値とベンチマークモデルを用いて、PGSモンテカルロツールの改変版を用いてATLAS SUSY探索シグネチャをシミュレートした。
• 7および8 TeVの両方で、2〜6ジェット、マルチジェット、1レプトン、SS二重レプトン、ハーディングフレーバー、マルチレプトン探索を再現した。
• 宇宙論的制約と微調整の考慮を組み込んだ、重力レプトンLSPを有する20パラメータpMSSMモデルセットを生成した。
• METベース、長寿命粒子、HSCP、消える軌跡、およびレア崩壊探索を含む、LHC探索制約を段階的に適用した。
• Higgs質量制約 $m_h = 126 \pm 3$ GeV を用いて、比較的分析のためのモデルサブセットを定義した。
• 探索タイプおよびセンター・オブ・マスエネルギーごとにモデル遮断率を比較し、重力レプトンLSPと中性子LSPのケースにおけるカバレッジ差を定量化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 7および8 TeVにおけるLHCの遮断能力は、重力レプトンLSPを有するpMSSMモデルと中性子LSPを有するモデルとでどのように異なるか？
• RQ2 重力レプトンLSPの状況において、METが低下するにもかかわらず、長寿命のNLSPがモデルカバレッジをどの程度向上させるか？
• RQ3 126 GeVのヒッグス質量制約は、重力レプトンLSPを有するpMSSMモデルの妥当性にどのように影響を与えるか？
• RQ4 METベース、マルチレプトン、ハーディングフレーバー、または長寿命粒子探索のうち、どのATLAS探索チャネルが重力レプトンLSPモデルに対して最も効果的か？
• RQ5 センター・オブ・マスエネルギー（7対8 TeV）の違いが、特に圧縮スペクトルに対してモデル遮断に与える影響は何か？

主な発見

• 8 TeVでは、『バニラ』METベースのATLAS探索により、全重力レプトンLSPモデルの28.69%が遮断されたが、7 TeVでは19.44%にとどまった。
• 8 TeビットのマルチジェットおよびSS二重レプトン探索は、重力レプトンモデルに対して中性子モデルよりも顕著に効果的であり、それぞれ4.13%および11.50%の遮断率を示した。
• 長寿命スパーティクル探索、特にHSCPおよび消える軌跡探索が、重力レプトンモデルにおけるMETの低下を大幅に相殺し、モデルカバレッジに顕著な貢献をした。
• マルチレプトンおよびハーディングフレーバー探索は、軽量のビノNLSPの頻度が高く、第3世代スクォークが軽量であるため、重力レプトンLSPに対してより効果的であった。
• ヒッグス質量制約 $m_h = 126 \pm 3$ GeV により、モデルカバレッジは平均して約1.5パーセンテージポイント低下したが、重力レプトンセットでは中性子ケースよりも劣化が小さかった。
• 約1,300のモデルが7 TeVの探索で遮断されたが、8 TeVでは生存していたことから、エネルギー依存の遮断感度が示された。