[논문 리뷰] 3- and 2-body supersymmetric processes: predictions, challenges and prospectives

Francesca Borzumati, Jae Sik Lee외 1명|ArXiv.org|2002. 06. 25.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 65인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 랑-패리티가 위반되는 모델에서 강입자 충돌기에서 3-체 및 2-체 초대칭 과정을 조사하며, 특히 쇄도 힉스 및 스레프톤 생성에 초점을 맞춘다. 중성미소 질량 제약 조건이 한- 및 이중 루프 도형을 통해 강하게 작용하여 렙톤 수 위반 쌍함수를 강하게 제한함으로써 스레프톤 생성 단면적은 백분율 수준 이하로 감소하지만, 특정 매개변수 조합에서는 LHC에서 검출 가능한 신호를 여전히 허용한다.

ABSTRACT

The processes subject of this talk are: 1) the 2 --> 3 processes contributing, together with the 2 --> 2 one to the hadron-collider production of a charged Higgs boson in association with a t-quark; 2) the 2 --> 2 and 2 --> 3 processes giving rise to the hadron-collider strahlung of a charged slepton from a t-quark in R_p-violating models in which lepton-number-violating trilinear couplings largely dominate over bilinear ones; 3) 3-body neutralino and chargino decays in similar R_p-violating scenarios. The significance of the R_p-violating processes is critically assessed against implications from neutrino physics. Contributions to neutrino masses arising at the tree level, at the one- and two-loop levels are reviewed. Comments are also made on the production of sneutrinos via gluon fusion and on the decay of sneutrinos into photons pairs, and on the influence that constraints from neutrino physics have on these processes.

연구 동기 및 목표

• 강입자 충돌기에서 랑-패리티가 위반되는 초대칭 모델에서 2→2 및 2→3 과정이 쇄도 힉스 보손과 쇄도 스레프톤을 생성하는 데 가능성이 있는지 평가하기 위해.
• 특히 중성미소 질량에 기여하는 한- 및 이중 루프 기여로부터 유도되는 중성미소 물리학 제약 조건이 랑-패리티가 위반되는 쌍함수의 허용 가능한 매개변수 공간에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 특히 다중 b-제트 및 렙톤으로 붕괴하는 토프 토폴로지에서, 스레프톤 신호가 쇄도 힉스 신호와 어떻게 구별 가능한지 평가하기 위해.
• 글루온 융합을 통한 스누트리노 생성 메커니즘과 그들이 광자 쌍으로 붕괴하는 것의 가능성, 그리고 현재의 제약 조건 하에서의 검출 가능성 평가하기 위해.
• 스레프톤 생성에 기여하는 플레버 위반 쌍함수 λ′_i3j 및 λ_i3j의 역할을 조사하고, 이들이 쇄도 힉스 서명을 모방할 수 있는지 평가하기 위해.

제안 방법

• 쇄도 힉스 생성을 위한 2→2 및 2→3 기본 과정인 gb→tH⁻ 및 gg,qq→tH⁻b̄, 그리고 스레프톤 스트라할루션을 위한 gq̄→t~ℓ_i를 랑-패리티가 위반되는 모델에서 분석하기 위해.
• 최고차수 QCD 계산을 사용하여 생산 단면적을 평가하며, 주로 큰 매개변수로 상위 쿼크 양자역할 상수 y_t와 tanβ를 포함하기 위해.
• 삼중선 랑-패리티가 위반되는 쌍함수 λ′_i33, λ_i33, A′_i33로부터 유도된 중성미소 질량 기여를 한-루프 및 이중 루프 도형을 통해 계산하기 위해.
• 중성미소 질량 제약 조건으로부터 모델 독립적인 λ′_i33 및 λ_i33의 경계를 유도하며, 이중 루프 기여가 매개변수 의존성의 차이로 인해 한-루프 기여보다 더 강한 제약 조건을 유도할 수 있음을 보여주기 위해.
• 특히 다중 b-제트 및 τν 최종 상태를 고려하여 쇄도 힉스 및 스레프톤 붕괴의 최종 상태 토폴로지를 비교하여, 신호의 구별 가능성 평가하기 위해.
• 중성미소 물리학 제약 조건을 고려하여 글루온 융합을 통한 스누트리노 생성 및 광자 쌍으로의 붕괴 가능성 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 한- 및 이중 루프 기여가 초대칭 모델에서 랑-패리티가 위반되는 쌍함수 λ′_i33 및 λ_i33에 미치는 영향은 어느 정도이며, 중성미소 질량 제약 조건으로서의 제약 수준은 어떻게 되는가?
• RQ2 LHC에서 스레프톤 신호가 쇄도 힉스 신호와 구별될 수 있는가? 특히 둘 다 τν 최종 상태로 붕괴할 경우에 대해.
• RQ3 중성미소 물리학 제약 조건은 글루온 융합을 통한 스누트리노 생산 단면적과 광자 쌍으로의 붕괴에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 플레버 위반 쌍함수 λ′_i3j는 스레프톤 생산 단면적에 어떤 영향을 미치며, λ′_i33와 비교해 볼 때 어떤가?
• RQ5 이중 루프 기여가 한-루프 도형의 제약을 피할 수 있으며, 그 결과로 유도되는 쌍함수의 경계는 어떠한가?

주요 결과

• 한-루프 기여는 λ′_i33 및 λ_i33를 최대 10⁻⁴–10⁻³ 수준으로 제약하며, 이 제약은 다른 매개변수를 미세 조정함으로써 피할 수 있다.
• 이중 루프 기여는 억제되기는 하지만, 다른 매개변수 의존성으로 인해 한-루프 기여보다 더 강한 제약을 유도할 수 있으며, 이로 인해 λ′_i33 및 λ_i33에 대해 몇 퍼센트 수준의 경계가 유도된다.
• A′_i33 쌍함수는 중성미소 질량이 과도하게 증가하지 않도록 하기 위해 최대 약 10 GeV 수준으로 제약된다.
• 이러한 제약 조건 하에서도 LHC에서 스레프톤 생산 단면적은 여전히 무시할 수 없을 정도로 유지되며, 특히 λ′_i33가 백분율 수준일 경우에 특히 그렇다. 그러나 같은 질량을 가진 쇄도 힉스 보손의 경우보다는 상당히 작다.
• 쇄도 스레프톤의 질량이 쇄도 힉스와 가까운 경우, τν 최종 상태로의 붕괴 서명을 모방할 수 있어 직접 탐색이 어려워지며, 질량 분리가 크지 않은 한 특히 어렵다.
• 글루온 융합을 통한 스누트리노 생성 및 광자 쌍으로의 붕괴 가능성은 여전히 타당하지만, 현재의 제약 조건 하에서 힉스 보손과의 구별 가능성은 아직 확립되지 않았다.