[논문 리뷰] Simulations of R-parity Violating SUSY Models

Peter Richardson|arXiv (Cornell University)|2001. 01. 10.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 8인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 하드론-하드론 충돌에서 R-대칭 위반 초대칭(R-대칭 위반 SUSY)을 시뮬레이션하기 위해 HERWIG에 몬테카를로 이벤트 생성기 확장을 개발한다. QCD 복사 및 각도 순서를 포함한다. 이는 게이지 매개된 스레프톤 붕괴에서 유도된 같은 전하의 이론 레프톤 신호가 잔여 스레프톤 붕괴 방식을 통한 공진 상태 스레프톤 붕괴보다도 더 낮은 R-대칭 위반 결합 상수에서 검출 가능하다는 것을 보여준다. 이는 색 코herency 효과로 인해 큰 결합 상수를 요구하기 때문이다.

ABSTRACT

In recent years there has been a great deal of interest in R-parity violating supersymmetric models. We explain the motivation for studying these models and explore the various phenomenological consequences of R-parity violation. It has become essential for the experimental study of any new model to have a Monte Carlo event generator which includes the processes predicted by that model. We review the techniques used in the construction of these simulations and show how we have extended the HERWIG event generator to include R-parity violating processes. We discuss how to treat the emission of QCD radiation in these processes including colour coherence effects via the angular-ordered parton shower. We then make use of this simulation to investigate the discovery potential for resonant slepton production, via either supersymmetric gauge or R-parity violating decay modes, in hadron-hadron collisions. Finally, we look at the possibility that the KARMEN time anomaly can be explained by the existence of a light neutralino which is produced and decays via R-parity violation.

연구 동기 및 목표

• 하드론 충돌에서 R-대칭 위반 SUSY 과정을 위한 몬테카를로 시뮬레이션 프레임워크를 개발하기 위해.
• R-대칭 위반 붕괴에서 QCD 복사 및 색 코herency 효과를 각도 순서 정렬된 파르톤 쇼우를 통해 통합하기 위해.
• R-대칭 위반 및 게이지 매개된 붕괴 경로를 통한 공진 상태 스레프톤 생성의 발견 가능성을 평가하기 위해.
• KARMEN 시간 이질현상이 R-대칭 위반 π 중성자에 의한 붕괴에서 유도된 가벼운 중성노인으로 설명될 수 있는지 조사하기 위해.
• 정밀 전자기 및 투명 Z 너비 측정치로부터 R-대칭 위반 결합 상수에 대한 실험적 제약을 평가하기 위해.

제안 방법

• 초대칭 모델에서 R-대칭 위반 과정을 포함하도록 HERWIG 이벤트 생성기를 확장한다.
• R-대칭 위반 붕괴에서 QCD 복사 및 색 코herency 효과를 모델링하기 위해 각도 순서 정렬 파르톤 쇼우를 구현한다.
• R-대칭 위반 최종 상태를 위한 하드 과정, 파르톤 쇼우, 하드론화를 시뮬레이션하기 위해 몬테카를로 절차를 사용한다.
• 다중 쿼크를 포함한 R-대칭 위반 붕괴의 하드론화를 시뮬레이션하기 위해 색 단일체 클러스터 모델을 적용한다.
• UDD 및 LQD 과정을 통한 공진 상태 스레프톤 및 스쿼크 생성의 단면적 계산을 수행한다.
• MSSM의 파인만 규칙과 결합 제약 조건을 통합하여 붕괴율과 단면적을 계산한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 확장된 몬테카를로 생성기를 사용하여 하드론 충돌에서 R-대칭 위반 SUSY 과정을 효과적으로 시뮬레이션할 수 있는가?
• RQ2 R-대칭 위반 붕괴에서의 색 코herency 효과가 공진 상태 스레프톤 생성의 신호 대 배경 비율에 어떻게 영향을 주는가?
• RQ3 QCD 배경을 초월하여 공진 상태 스레프톤 붕괴를 관측하기 위해 필요한 최소 R-대칭 위반 요하드 상수는 얼마인가?
• RQ4 KARMEN 이질현상은 R-대칭 위반 π 붕괴를 통해 생성된 가벼운 중성노인이 3개의 레프톤으로 붕괴함으로써 설명될 수 있는가?
• RQ5 정밀 전자기 및 투명 Z 너비 측정치로부터 R-대칭 위반 결합 상수에 대한 실험적 제약은 무엇인가?

주요 결과

• 게이지 매개된 스레프톤 붕괴에서 유도된 같은 전하의 이론 레프톤 신호는 R-대칭 위반 요하드 상수가 작을 경우 QCD 배경을 초월하여 관측 가능하다.
• 공진 상태 스레프톤 상태의 R-대칭 위반 붕괴는 색 코herency 효과로 인해 신호가 억제되므로, 감지 가능하려면 큰 요하드 상수를 요구한다.
• 파르톤 쇼우에서의 각도 순서는 최종 상태 제트와 R-대칭 위반 붕괴 구조 간의 상관관계를 강화함으로써 신호 추출을 향상시킨다.
• 결합 상수가 충분히 크다면, KARMEN 이질현상은 R-대칭 위반 π 붕괴를 통해 생성된 가벼운 중성노인이 3개의 레프톤으로 붕괴함으로써 설명될 수 있다.
• 투명 Z 너비 측정치와 $e^+e^- o u\bar{\nu}\gamma$ 제약 조건은 가벼운 중성노인에 대한 허용 가능한 매개변수 공간을 제한한다.
• 정밀 전자기 측정치는 특히 MSSM 매개변수 공간의 맥락에서 R-대칭 위반 결합 상수를 추가로 제약한다.