[논문 리뷰] Supersymmetry: Experimental Status

K. A. Ulmer|arXiv (Cornell University)|2016. 01. 14.

Particle physics theoretical and experimental studies참고 문헌 5인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 8 TeV에서 CMS 및 ATLAS 협력의 데이터를 사용하여 LHC 런 1 동안 초대칭(SUSY)의 실험적 상태를 검토하며, 여러 최종 상태에서의 포함 및 전용 검색 전략을 제시한다. 제트 + 미량 에너지, 렙톤성, 동일 전하 이레프톤 최종 상태에서 광범위한 분석을 수행했음에도 불구하고 표준모형 예측과의 유의미한 편차는 관측되지 않았으며, 글루아인 쌍 생성에 대해 최대 1.3 TeV까지 배제 한계를 도출하였고, 다른 SUSY 모델에 대해서도 유사한 경계를 제시하였다. 13 TeV 런 2 검색을 위한 준비가 진행 중이며, 초기 콘미ision링 데이터는 시뮬레이션과 양호한 일치를 보였다.

ABSTRACT

This talk presents results from the CMS and ATLAS Collaborations from searches for physics beyond the Standard Model motivated by supersymmetry from Run 1 of the LHC. Representative searches are described to illustrate the diverse nature of the search program in both background estimation techniques and final state topologies. The status of preparation for Run 2 searches at 13 TeV is also presented.

연구 동기 및 목표

• LHC 런 1의 8 TeV에서의 초대칭(SUSY) 실험적 상태를 요약하는 것. CMS 및 ATLAS 협력의 결과에 집중한다.
• 다양한 최종 상태, 즉 제트 + 미량 에너지, 렙톤성, 동일 전하 이레프톤 최종 상태에서의 포함 및 목표 지향 검색 전략의 교차 분석을 제시하는 것.
• 데이터 기반 제어 영역과 시뮬레이션을 사용한 배경 추정 기법의 민감도와 강건성을 평가하여 몬테카를로 예측에 대한 의존도를 최소화하는 것.
• 단순화된 모델과 pMSSM를 사용하여 SUSY 매개변수 공간의 전반적 배제를 평가하고, 남아있는 타당한 점들을 식별하는 것.
• 초기 콘미션링 결과를 보고하여, 향후 런 2 SUSY 검색을 위한 트리거 및 배경 모델링 성능을 확인하는 것.

제안 방법

• 포함 검색은 MET, HT, b-태깅 제트 다중도를 다차원 빈으로 나누어 다양한 SUSY 신호에 최대 민감도를 확보한다.
• 배경는 데이터 기반 제어 영역을 통해 추정한다: 단일 렙톤은 t\bar{t} 및 W+jets에 대해, 이레프톤은 Z+jets에 대해, 그리고 QCD 다중제트 사건에 대해 운동량 측면의 옆구리 영역을 사용한다.
• 비진정 렙톤 기여는 데이터 제어 샘플에서 '가짜 비율'을 측정하여 시뮬레이션 의존도를 감소시킨다.
• 신호 영역은 MET, HT, b-태깅 제트 수의 여러 빈에 따라 정의되어 다양한 SUSY 모델에 대한 광범위한 민감도를 확보한다.
• 단순화된 모델의 한계는 관측된 사건 수를 95% 신뢰수준에서 표준모형 예측과 비교하여 유도한다.
• pMSSM 스캔은 19개의 자유 매개변수를 사용하며, 13 TeV 또는 8 TeV 검색 결과와 어느 하나라도 충돌하는 경우 해당 점은 배제된 것으로 분류한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 톱 쿼크 또는 바텀 쿼크를 포함하는 최종 상태에서 글루아인 쌍 생성에 대한 현재 실험적 배제 한계는 무엇인가?
• RQ2 SUSY 검색에서 몬테카를로 시뮬레이션에 대한 의존도를 줄이기 위해 데이터 기반 배경 추정 기법이 얼마나 효과적인가?
• RQ3 초기 13 TeV 콘미션링 데이터는 런 2 SUSY 검색을 위한 트리거 및 배경 모델링 성능을 어느 정도 검증하는가?
• RQ4 다양한 런 1 SUSY 검색 결과를 통합한 후 pMSSM 매개변수 공간에서 남아있는 타당한 영역는 어디인가?
• RQ5 제트 + 미량 에너지, 렙톤성 붕괴 W/Z, 동일 전하 이레프톤 최종 상태에서의 포함 검색 전략이 함께 SUSY 매개변수 공간을 어느 정도 제약하는가?

주요 결과

• 런 1 데이터에서 포함 또는 전용 SUSY 검색 최종 상태에서 표준모형 예측을 초월하는 유의미한 사건 수 증가가 관측되지 않았다.
• LSP가 가벼운 경우, 두 개의 토프 쿼크로 붕괴하는 글루아인 쌍 생성은 글루아인 질량이 1.3 TeV 이하일 경우에 대해 배제되었다.
• 두 개의 바텀 쿼크로 붕괴하고 LSP가 존재하는 글루아인 쌍 생성은 글루아인 질량이 약 1.2 TeV 이하일 경우에 대해 배제되었다.
• 동일 전하 이레프톤 검색은 데이터와 시뮬레이션 간 양호한 일치를 보였으며, 유의미한 신호가 관측되지 않아 비진정 렙톤 모델링의 강건성을 뒷받침한다.
• 초기 13 TeV 콘미션링 데이터는 MET, HT, 고립도 분포를 포함한 핵심 SUSY 민감 변수에서 데이터와 몬테카를로 시뮬레이션 간 뛰어난 일치를 보였다.
• pMSSM 스캔 결과, 낮은 질량의 SUSY 점들이 더 많이 배제되었으며, 런 1 결과를 종합적으로 고려할 경우 글루아인 및 슬레프톤 생성 점의 상당 부분이 배제되었다.