[논문 리뷰] Report of the Beyond the MSSM Subgroup for the Tevatron Run II SUSY/Higgs Workshop

S. Ambrosanio, Howard Baer외 31명|ArXiv.org|2000. 06. 15.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 MSSM을 초월한 비최소 초대칭 모형을 탐구하며, 확장된 게이지 대칭, R-짝성 위반, 비표준 소프트-breaking 매개변수를 갖는 중력 매개 초대칭 붕괴를 중심으로 다룬다. 이러한 모형들이 테바트론에서의 발견 가능성을 크게 달리 함을 보여주며, E6에 기반한 Z′ 모형에서의 게이지 운동에너지 혼합이 탐색 범위를 크게 변화시키고 모형 간 식별을 어렵게 한다는 점을 밝혀낸다. 이는 다수의 관측 가능성을 고려한 경우에도 마찬가지이다.

ABSTRACT

There are many low-energy models of supersymmetry breaking parameters which are motivated by theoretical and experimental considerations. Here, we discuss some of the lesser-known theories of low-energy supersymmetry, and outline their phenomenological consequences. In some cases, these theories have more gauge symmetry or particle content than the Minimal Supersymmetric Standard Model. In other cases, the parameters of the Lagrangian are unusual compared to commonly accepted norms (e.g., Wino LSP, heavy gluino LSP, light gluino, etc.). The phenomenology of supersymmetry varies greatly between the different models. Correspondingly, particular aspects of the detectors assume greater or lesser importance. Detection of supersymmetry and the determination of all parameters may well depend upon having the widest possible view of supersymmetry phenomenology.

연구 동기 및 목표

• 최소 초대칭 표준모형(MSSM)을 초월하는 저에너지 초대칭 모형을 탐구하며, 추가적인 게이지 대칭이나 비표준 소프트-breaking 매개변수를 포함하는 경우를 포함한다.
• 다양한 MSSM 초월 시나리오 하에서 업그레이드된 테바트론에서 초대칭의 발견 가능성을 평가한다.
• E6 기반 모형에서 Z′ 보손의 결합과 탐색 범위에 미치는 게이지 운동에너지 혼합(GKM)의 영향을 평가한다.
• 예를 들어 좌우 대칭 모형과 E6 기반 Z′ 모형과 같은 유사한 서명을 가진 모형 간의 식별 과제를 검토한다.
• GKM에 의해 유도되는 매개변수의 일치성 문제 상황에서 다수의 관측 가능성을(예: Pτ, Rbl, Afb) 사용하는 것이 모형 식별에 중요한 이유를 부각한다.

제안 방법

• 확장된 물질 및 게이지 구조를 가진 초대칭 모형의 광범위한 클래스를 분석하며, R-짝성 위반과 비일반적인 소프트-breaking 매개변수를 포함한다.
• GUT 스케일 이하에서 완전하지 않은 GUT 표현을 갖는 E6 기반 모형에서, 게이지 운동에너지 혼합(GKM) 매개변수 δ와 λ를 계산하기 위해 양자역학적 군방정식(RGEs)을 적용한다.
• θ, δ, λ 매개변수에 대한 몬테카를로 스캔을 통해 E6 Z′ 결합의 허용 가능한 매개변수 공간과 그 현상학적 결과를 도출한다.
• Drell-Yan 생성 메커니즘을 활용하여 GKM 효과를 고려한 총 루미노시티가 2 및 30 fb⁻¹일 경우 테바트론에서 Z′ 보손의 탐색 가능성을 평가한다.
• Pτ, Rbl, Afb 등의 관측 가능성을 사용하여 다양한 벤치마크 모형(예: A, B, L, U, SM 결합, W3) 간의 예측을 비교함으로써 모형 간 식별 가능성 평가를 수행한다.
• 경량 중성미소 라이프스타일(Gravitino LSP)과 비표준 LSP(예: 윈오, 무거운 또는 가벼운 글루아노)가 현상학적 분석에 미치는 영향을 고려한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 E6 기반 모형에서 게이지 운동에너지 혼합(GKM) 효과가 테바트론에서 Z′ 보손의 결합과 탐지 가능성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 비최소 소프트-SUSY-breaking 매개변수와 확장된 게이지 섹터가 테바트론에서 초대칭의 발견 가능성을 어느 정도 변화시키는가?
• RQ3 서로 유사한 서명을 가진 모형들—예를 들어 좌우 대칭 모형과 E6 기반 Z′ 모형—을 다수의 정밀 측정을 통해 식별할 수 있는가?
• RQ4 특히 렙토포비아 Z′ 보손의 경우, GKM 존재 하에서 Z′ 보손의 효과적 탐색 범위는 어떻게 되는가?
• RQ5 GKM에 의해 유도되는 매개변수의 일치성 문제 상황에서, Pτ, Rbl, Afb 등의 다수의 관측 가능성이 모형 식별에 어떻게 기여하는가?

주요 결과

• E6 기반 모형에서의 게이지 운동에너지 혼합(GKM)은 Z′ 결합을 수정하며, 1-루프 수준에서 δ가 -0.286에서 0.250 사이의 비트리비얼한 매개변수 공간을 유도한다.
• λ=0.862, δ=-0.286인 η-형태의 E6 모형에서 Z′ 보손의 최악의 경우 탐색 범위는 2 fb⁻¹일 때 482 GeV, 30 fb⁻¹일 때 736 GeV로, 단순 예측보다 크게 감소한다.
• Z′이 렙톤과 결합하지 않는 '렙토포비아 홀'은 GKM로 인해 사라지지만, u-쿼크와의 결합이 사라질 경우 탐색 범위에 딱지 모양의 오목함이 나타난다.
• GKM가 존재할 경우 E6 모형의 매개변수 공간은 θ–δ–λ 공간에서 넓은 영역으로 퍼지며, 좌우 대칭 모형 및 SM 결합 Z′ 모형과 상당한 겹침을 보인다.
• Pτ, Rbl, Afb 세 관측 가능성을 모두 사용하더라도 E6 모형과 좌우 대칭 모형 간의 식별은 여전히 어렵고, SM 결합 Z′ 모형은 E6 모형과 구분되지 않는다.
• 분석 결과, 단일 채널 탐색(예: Drell-Yan)은 GKM 존재 시에 실패할 수 있으므로, 다수의 정밀 측정이 모형 식별에 필수적임을 강조한다.