[論文レビュー] Testing the AMSB Model via $e^+e^- \ o \ ilde{\\chi}^{+} \ ilde{\\chi}^{-} {\\gamma}$

Amitava Datta, S. Maity|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、次世代線形衝突型加速器（NLC）における過程 e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ を通じて、最小異常媒和超対称性破れ（mAMSB）モデルにおけるほぼ透明な荷電超対称粒子の発見可能性を調査する。運動量的カットと偏光したビームを用いることで、スレプトン質量が1 TeV未満の許容パラメータ空間全体が √s = 500 GeV で探査可能であることを示し、荷電超粒子およびスレプトンの質量測定が真空安定性の直接的検証を可能にすることを示している。

ABSTRACT

The possibility of detecting the signature of a nearly invisible charged wino ($\\CH$) decaying into a soft pion and the LSP ($\\LSP$), predicted by the Anomaly Mediated Symmetry Breaking model, via the process $e^+e^- \ o \ ilde{\\chi}^+ \ ilde{\\chi}^- \\gamma$ at the Next Linear Collider has been explored. Using the recenty, proposed bounds on slepton and wino masses derived from the condition of stability of the electroweak symmetry breaking vacuum and employing some standard kinematical cuts to supress the background, we find that almost the whole of the allowed parameter space with the slepton mass less than 1 TeV, can be probed at $\\sqrt{s}$ = 500 GeV. Determination of the slepton and the chargino masses from this signal is a distinct possiblity. Any violation of the above mass bounds will suggest that the standard vacuum is unstable and we are leaving in a false vacuum.

研究の動機と目的

• 次世代線形衝突型加速器における mAMSB モデルのほぼ透明な荷電超対称粒子の発見可能性を評価すること。
• スレプトン質量が1 TeV未満の許容パラメータ空間全体が、e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ 反応によって到達可能かどうかを特定すること。
• 荷電超対称粒子およびスレプトンの質量を γχ̃⁺χ̃⁻ 信号から測定可能かどうかを検討し、真空安定性のプローブとしての可能性を検討すること。
• 偏光電子ビームが信号感度を向上させ、mAMSB モデルを他のモデルと区別する上で果たす役割を評価すること。

提案手法

• √s = 500 GeV における過程 e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ を分析し、光子と2つのほぼ透明な荷電超対称粒子を含む最終状態に注目する。
• 標準模型のバックグラウンドを抑制しつつ、長寿命の荷電超対称粒子がLSPとソフトなπ中間子に崩壊する信号を保持するための標準的な運動量的カットを適用する。
• mAMSB モデルが荷電超対称粒子とLSP質量がほぼ degenerate であると予測することにより、ほぼ透明な崩壊モード χ̃± → χ̃⁰₁π± の妥当性を裏付ける。
• 荷電超対称粒子の崩壊長およびインパクト・パラメータ分布の影響を評価し、バーテックス検出器での検出可能性を検討する。
• スレプトン質量が小さい場合に、tチャネルのダイアグラムの抑制を活用して、偏光ビームが信号断面積を向上させることの可能性を評価する。
• 特にスレプトンおよび荷電超対称粒子の質量に制限を与えるために、電弱真空安定性からの理論的制約に依拠する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 mAMSB モデルのほぼ透明な荷電超対称粒子は、NLC における √s = 500 GeV の e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ 反応で検出可能か？
• RQ2 m̃l < 1 TeV の許容パラメータ空間のうち、現実的な運動量的カット下でどの程度の割合が到達可能か？
• RQ3 mZ⋆ 分布および全断面積から、荷電超対称粒子およびスレプトンの質量を測定可能か？
• RQ4 偏光ビームの使用が、mAMSB モデルにおける軽量スレプトンの信号感度をどのように向上させるか？
• RQ5 真空安定性から導かれる理論的質量制約が破られる場合、電弱真空の安定性にどのような意味があるか？

主な発見

• スレプトン質量が1 TeV未満の許容パラメータ空間全体が、√s = 500 GeV で探査可能であり、信号断面積は m₀ と tanβ に応じて 5.71 fb から 123.12 fb の範囲にわたる。
• m₀ = 1 TeV の場合、√s = 500 GeV で最大 219 GeV の荷電超対称粒子質量が検出可能であり、m̃χ± > 219 GeV の場合に信号断面積はゼロに低下する。
• m̃χ± = 219 GeV のインパクト・パラメータ分布には、b ≈ 4.5 mm に明確なピークが観測され、ずれたバーテックスが検出可能であることが示唆される。
• √s = 1000 GeV における m̃χ± = 263 GeV の崩壊長分布には、数 mm にわたり延びる顕著なテイルが観測され、バーテックス検出器での検出可能性が示唆される。
• m̃χ± = 100–200 GeV の mZ⋆ 分布には明確なピーク構造が観測され、荷電超対称粒子の質量再構成が可能である。
• 真空安定性から導かれる理論的質量制約が破られる場合、電弱真空は不安定である可能性を示し、我々が偽の真空にいる可能性があることを示唆する。