[논문 리뷰] An unusual signal of Higgs boson in supersymmetry at the LHC

Sourov Roy, B Raja|arXiv (Cornell University)|2011. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서 R-포탄이 위반되는 비최소 초대칭에서 힉스 보존 탐지의 새로운 배경 없는 서명을 제안한다: Higgs 보존의 붕괴에서 생성된 장수하는 게이지 싱글렛 중성미자 유사 LSP의 붕괴로 발생하는 두 개의 고립된 뮤온과 네 개의 하드론성 잔여물. 이 신호는 7 TeV에서 1 fb⁻¹ 루미노시티로도 이미 관측 가능하며, 정밀한 LSP 질량 복원을 통해 세우 스케일을 직접 탐지할 수 있다.

ABSTRACT

We predict an unusual signal of Higgs boson in R-parity violating non-minimal supersymmetric standard models at the Large Hadron Collider (LHC). The signal involves two stand-alone muons and four hadronic jets in the muon chamber of a general purpose detector at the LHC (CMS or ATLAS), originating from the decay of the lightest supersymmetric particle (LSP), predominantly a gauge-singlet neutrino by nature and having a large decay length (� 4-5 meter). A pair of such LSP can be produced in the decay of the lightest MSSM-like Higgs boson, produced through gluon fusion. An unconventional, background-free signature of this kind at the outer part of the detector may lead to a discovery even for the early LHC run at p s = 7 TeV with 1 fb 1 of integrated luminosity. Additionally, a reliable mass reconstruction for the LSP of this type can give us a direct probe to the seesaw scale.

연구 동기 및 목표

• R-포탄이 위반되는 비최소 초대칭 모델에서 힉스 보존 붕괴에 대한 특징적인 저배경 서명을 식별하는 것.
• 초기 LHC 런에서 4–5미터의 붕괴 길이를 가진 장수하는 게이지 싱글렛 중성미자 유사 LSP의 탐지 가능성 탐색.
• 정밀한 LSP 질량 복원을 통해 세우 스케일을 직접 측정하는 것.
• 7 TeV에서 1 fb⁻¹의 통합 루미노시티로 이 신호를 발견할 수 있는 가능성 입증.

제안 방법

• R-포탄이 위반되는 초대칭에서 글루온 융합를 통한 최경량 MSSM 유사 힉스 보존 생성 모델링.
• 히iggs 보존이 장수하는 LSP 쌍으로 붕괴하는 분석 — 주로 붕괴 길이가 긴 게이지 싱글렛 중성미자.
• 붕괴 생성물 시뮬레이션: CMS 또는 ATLAS 검출기의 외부 영역에서 감지된 두 개의 고립된 뮤온과 네 개의 하드론성 제트.
• 외부 검출기 영역에서의 배경 없는 성격을 평가하여 신호의 탐지 가능성 평가.
• 세우 스케일을 직접 탐지하기 위해 LSP의 질량 복원 수행.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 R-포탄이 위반되는 비최소 초대칭에서 힉스 보존 붕괴에 대해 특징적인 저배경 서명을 식별할 수 있는가?
• RQ2 √s = 7 TeV에서의 초기 LHC 데이터에서 4–5미터의 붕괴 길이를 가진 장수하는 LSP는 얼마나 탐지 가능한가?
• RQ3 이러한 LSP의 질량 복원은 어떻게 세우 스케일을 직접 탐지할 수 있는가?
• RQ4 일반 목적의 LHC 검출기 맥락에서 힉스 보존이 쌍의 장수하는 LSP로 붕괴하는 데서 나타나는 운동량 서명은 무엇인가?

주요 결과

• 제안된 서명 — 두 개의 고립된 뮤온과 네 개의 하드론성 제트 — 는 Higgs 보존 붕괴에서 유래한 4–5미터의 붕괴 길이를 가진 장수하는 LSP 쌍의 붕괴에서 기인한다.
• 검출기의 외부 영역에서 관측할 경우 이 서명은 실질적으로 배경이 없으며, 이는 탐지 가능성 향상에 기여한다.
• 이 신호는 7 TeV에서 1 fb⁻¹의 통합 루미노시티로도 초기 LHC 런 동안 탐지 가능하다.
• 정밀한 LSP 질량 복원은 세우 스케일을 직접 탐지할 수 있게 하며, 표준모델을 초월한 물리학에 대한 고유한 통찰을 제공한다.