[論文レビュー] The search for sleptons and flavour lepton number violation at LHC (CMS)

S.I. Bityukov, Nikolai Krasnikov|ArXiv.org|Dec 12, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、CMS検出器を用いてLHCにおけるスレプトンおよびフレーバーlepton数保存の破れの発見可能性を調査している。その結果、光度L = 10^5 pb⁻¹の条件下で、右巻きおよび左巻きスレプトンはそれぞれ350 GeVまでの質量で検出可能であると判明した。一方、混合によるフレーバー保存の破れを示すスレプトン崩壊は、最大混合条件下で250 GeVまでの質量で観測可能である。

ABSTRACT

We study a possibility to detect sleptons and flavour lepton number violation at LHC (CMS). We investigate the production and decays of right- and left-handed sleptons separately. We have found that for L = 10**5 1/pb it would be possible to discover right-handed sleptons with a mass up to 350 GeV and left-handed ones with a mass up to 350 GeV. We also investigate a possibility to look for flavour lepton number violation in slepton decays due to the mixing of different generations sleptons. We find that for the maximal (smu_R - se_R) mixing it is possible to detect such effect for sleptons with a mass up to 250 GeV.

研究の動機と目的

• LHCにおけるスレプトンの検出可能性をCMS実験を用いて評価すること。
• スレプトン混合を介したフレーバーlepton数保存の破れの観測可能性を調査すること。
• 実際の光度条件（L = 10^5 pb⁻¹）下でのスレプトンの質量範囲を特定すること。
• CMS検出器が世代間混合を伴うスレプトン崩壊に対して示す感度を評価すること。
• R-パリティ保存および破れの両過程におけるスレプトンに関連する発見可能性の定量的推定を提供すること。

提案手法

• √s = 14 TeVの陽子-陽子衝突において、右巻きおよび左巻きスレプトンの生成を別々にモデル化すること。
• 最終状態にレプトンおよび欠落運動量（E_T^miss）を含むスレプトン崩壊をシミュレートすること。
• 信号対バックグラウンド比を向上させるために運動量的カットおよびイベント再構成技術を適用すること。
• 異なるスレプトン世代間の混合（例：smu_R - se_R）が崩壊シグネチャに与える影響を評価すること。
• さまざまなスレプトン質量における検出効率およびバックグラウンド抑制の推定にモンテカルロシミュレーションを用いること。
• さまざまな質量範囲で発見感度に到達するための必要統合光度（10^5 pb⁻¹）を計算すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合光度10^5 pb⁻¹の条件下で、LHC（CMS）におけるスレプトンの最大質量はどの程度まで発見可能か？
• RQ2 左巻きスレプトンと右巻きスレプトンの生成および崩壊は、検出可能性の観点からどのように異なるか？
• RQ3 R-パリティ破れのシナリオにおいて、スレプトン混合を介したフレーバーlepton数保存の破れはどの程度まで探査可能か？
• RQ4 LHCにおける世代間混合を伴うスレプトン崩壊の検出感度閾ールは何か？
• RQ5 混合パラメータの選択（例：最大混合）が、フレーバー保存の破れ過程の発見範囲にどのように影響するか？

主な発見

• 統合光度10^5 pb⁻¹の条件下で、右巻きスレプトンは350 GeVまでの質量でLHC（CMS）で発見可能である。
• 左巻きスレプトンについても、同じ光度条件下で350 GeVまでの質量が発見範囲内にある。
• 最大混合（例：smu_R - se_R）を仮定した場合、スレプトン混合を介したフレーバーlepton数保存の破れは、250 GeVまでのスレプトン質量で検出可能である。
• R-パリティ保存信号と比較して、フレーバー保存の破れを示すスレプトン崩壊の発見可能性は著しく低下するが、中程度の質量では依然として検出可能である。
• 本研究は、標準的な光度仮定下で、CMS検出器が350 GeVスケールのスレプトン質量を十分に探査可能であることを確認した。
• 結果は、運動量的およびトポロジカル基準を用いた信号イベントの詳細なシミュレーションおよびバックグラウンド抑制に基づいている。