[논문 리뷰] Searches for Pair-Produced Multijet Resonances Using Data Scouting in Proton-Proton Collisions at $\sqrt{s}$=13 TeV

Hayrapetyan, Aram, Tumasyan, Armen외 2399명|arXiv (Cornell University)|2024. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 √s = 13 TeV에서 데이터 스카우팅을 사용하여 완전히 하드론적 최종 상태에서 질량이 동일한 R-포탄 위반 보존자와 저질량 RPV 글루아노를 쌍으로 생성하는 것을 처음으로 탐색한다. 감소된 HLT 수준의 이벤트 데이터와 제트 서브구조 기법을 활용하여 저질량 다중제트 공명에 대한 감도를 향상시켜, 이전에 탐색되지 않은 200 GeV 이하의 RPV 토프 스쿠아크 및 글루아노에 대한 현재의 배제 한계를 연장한다.

ABSTRACT

Searches for pair-produced multijet signatures using data corresponding to an integrated luminosity of 128 fb$^{-1}$ of proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13 TeV are presented. A data scouting technique is employed to record events with low jet scalar transverse momentum sum values. The electroweak production of particles predicted in $R$-parity violating supersymmetric models is probed for the first time with fully hadronic final states. This is the first search for prompt hadronically decaying mass-degenerate higgsinos, and extends current exclusions on $R$-parity violating top squarks and gluinos.

연구 동기 및 목표

• 완전히 하드론적 최종 상태에서 R-포탄 위반 초대칭 입자의 전자약력 생성을 처음으로 탐색하기 위해.
• 특히 200 GeV 이하에서 RPV 토프 스쿠아크 및 글루아노에 대한 기존 제약 조건을 더 낮은 질량으로 연장하기 위해.
• 다중제트 공명에서 촉발된 하드론적으로 붕괴하는 질량이 동일한 히iggs노를 조사하기 위해.
• 데이터 스카우팅을 통해 표준 트리거 임계값을 극복하여 저질량 공명에 대한 감도를 향상시키기 위해.

제안 방법

• 이벤트 크기를 줄이고 낮은 에너지 임계값을 허용하기 위해 고수준 트리거(HLT) 재구성 객체만 유지하는 데이터 스카우팅을 적용하였다.
• 데이터 스카우팅에 적합한 제트 서브구조 변수를 사용하여 강력한 쿼크 제트에서 유래한 융합된 이제트 및 삼제트를 식별하였다.
• 모든 세 가지 서명: 융합된 이제트, 융합된 삼제트, 분리된 삼제트에 대해 QCD 다중제트 과정에 대한 통합 배경 추정 방법을 적용하였다.
• 해당 최종 상태에서 SM tt, W 및 Z 보손 붕괴로부터의 잔여 배경을 추정하기 위해 시뮬레이션 샘플을 사용하였다.
• 세 가지 별개의 서명을 분석하였다: 큰 반경의 융합된 이제트 쌍, 융합된 삼제트, 분리된 삼제트로 각각 다른 BSM 입자에 민감하다.
• CMS 입자 흐름 알고리즘과 검출기 기하학을 활용하여 HLT 수준 데이터에서 제트와 서브구조를 재구성하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 데이터 스카우팅 기법은 표준 트리거 임계값 이하의 저질량 다중제트 공명에 대한 감도를 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 완전히 하드론적 최종 상태에서 쌍으로 생성된 R-포탄 위반 히iggs노에 대한 현재의 배제 한계는 무엇인가?
• RQ3 기존의 RPV 토프 스쿠아크 및 글루아노 제약 조건은 200 GeV 이하의 질량으로 얼마나까지 연장될 수 있는가?
• RQ4 데이터 스카우팅 데이터셋에서 융합된 이제트 및 삼제트를 식별하는 데 제트 서브구조 기법은 얼마나 효과적인가?
• RQ5 13 TeV 양성자-양성자 충돌에서 질량이 동일한 히iggs노의 즉각적인 하드론 붕괴에 대한 이 검색의 감도는 어떠한가?

주요 결과

• 이 연구는 질량이 동일한 R-포탄 위반 히iggs노의 즉각적인 완전히 하드론적 붕괴를 탐색하는 최초의 연구이다.
• 이 분석은 200 GeV 이하의 저질량 영역에서 RPV 글루아노에 대한 배제 한계를 연장하였다. 이는 이전에 탐색되지 않은 질량 영역이다.
• 이전의 검색과 비교하여 RPV 토프 스쿠아크에 대한 배제 한계가 더 낮은 질량으로 연장되었다.
• 데이터 스카우팅 덕분에 낮은 제트 스칼라 전단 운동량 합(HT)을 가진 이벤트를 탐지할 수 있었고, 저질량 공명에 대한 감도가 향상되었다.
• HLT 수준 재구성으로 핵심 물리 서명을 유지하면서 데이터 볼륨을 줄여 감도를 향상시켰다.
• 연구는 HEPData 기록에 표 형태의 결과를 제공하여 재현성과 향후 분석을 지원한다.