[논문 리뷰] Supersymmetry searches at the LHC

Paul de Jong|arXiv (Cornell University)|2012. 11. 16.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 LHC에서 √s = 7 TeV 및 8 TeV에서 5–6 fb⁻¹의 데이터를 사용한 초대칭(SUSY) 탐색을 검토한다. 주로 포함 분석, 제3세대 스쿼크(스탑 및 스버ottom), 가우진오, 그리고 장수 입자 및 R-포탄 위반과 같은 비표준 서명을 중심으로 다룬다. 광범위한 탐색에도 불구하고 표준모형과의 뚜렷한 이심은 관측되지 않아, 강력한 배제 한계를 도출한다: CMSSM/MSUGRA 프레임워크에서 글루아노는 950 GeV 이하, 스쿼크는 1400 GeV 이하로 배제되며, 단순화된 모델에서도 유사한 제약 조건이 적용된다.

ABSTRACT

Recent results in the search for supersymmetry in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV and sqrt(s) = 8 TeV by the ATLAS and CMS experiments at the LHC are reviewed. After discussing features of inclusive analyses and the presentation of results, emphasis will be put on searches for the third generation squarks, on searches for gauginos, and on possible ways supersymmetry could escape the present analyses.

연구 동기 및 목표

• 7 TeV 및 8 TeV에서의 LHC에서의 양성자-양성자 충돌을 이용한 ATLAS 및 CMS의 초대칭 탐색 최신 결과를 요약하기 위해.
• 자연스러운 SUSY 모델의 핵심 구성 요소인 제3세대 스쿼크(스탑 및 스버ottom)와 가우진오에 대한 현재 탐색의 민감도 평가를 위해.
• 장수 입자나 R-포탄 위반과 같은 비최소 서명을 통해 초대칭이 어떻게 탐지에서 회피될 수 있는지 탐색하기 위해.
• 단순화된 모델과 포함 분석 전략이 SUSY 매개변수 공간을 제약하는 데 얼마나 효과적인지 평가하기 위해.

제안 방법

• 포함 분석은 m_eff, H_T, M_T2, E_T^miss와 같은 변수를 사용하여 초대칭 신호와 표준모형 배경을 구별한다.
• 단순화된 모델은 매개변수 수를 줄이고, 생산 및 붕괴 채널의 주요 기여를 중심으로 100% 분해율을 가진 간결성과 해석 가능성 향상을 위해 사용된다.
• 특수 분석은 특정 서명을 대상으로 한다: 장수 카이린오에 대한 사라지는 궤적, 장수 중성노에 대한 이격된 정점, R-포탄 위반 글루아노 붕괴에 대한 공진 3점검출기.
• 배경 추정은 제어 영역과 데이터 기반 기법을 사용하며, 표준모형 예측과의 정밀 검증이 수행된다.
• 결과는 MSUGRA/CMSSM와 같은 벤치마크 모델과 단순화된 모델에서 해석되어 배제 한계와 직접 비교할 수 있다.
• 두 개의 광자와 제트를 포함한 비표준 최종 상태 및 스칼라 색-팔공형 공진과 같은 분석은 MSSM 초월 초대칭 시나리오를 테스트하기 위해 수행된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 √s = 7 및 8 TeV에서 5–6 fb⁻¹의 LHC 데이터를 기반으로 MSUGRA/CMSSM 프레임워크에서 스쿼크 및 글루아노 질량에 대한 현재의 배제 한계는 무엇인가?
• RQ2 특히 제3세대 스쿼크와 가우진오의 맥락에서 포함 분석 전략이 초대칭 신호 탐지에 얼마나 효과적인가?
• RQ3 초대칭은 표준 LHC 탐색에서 어떤 방식으로 탐지에서 회피될 수 있으며, 어떤 대체 서명이 탐색되고 있는가?
• RQ4 R-포탄 위반 쌍화인(λ′, λ′′)은 글루아노 및 스쿼크 붕괴에 어떤 제약을 끼치며, 실험적으로 어떻게 검증되는가?
• RQ5 전체 MSSM 매개변수 스캔에 비해 단순화된 모델은 초대칭 탐색의 해석을 어떻게 향상시키는가?

주요 결과

• 8 TeV 데이터 5 fb⁻¹ 기반으로, 모든 스쿼크 질량에서 글루아노 질량이 950 GeV 이하인 경우 MSUGRA/CMSSM 모델에서 배제된다.
• 동일한 모델에서 모든 글루아노 질량에서 스쿼크 질량이 1400 GeV 이하인 경우 배제되며, 스펙트럼에 대한 강력한 제약 조건을 나타낸다.
• 다양한 레프톤, 제트, 그리고 미량 운동량을 포함한 포함 분석에서 표준모형 예측을 초과하는 뚜렷한 초과는 관측되지 않았다.
• ATLAS의 사라지는 궤적 탐색은 AMSB 모델에서 카이린오 수명과 질량에 대한 제약을 설정했으며, 신호는 관측되지 않았다.
• CMS는 공진 3점검출기 방식을 통해 R-포탄 위반 글루아노 붕괴에 대한 제약을 설정했으며, 그러한 붕괴에 대한 증거는 없었고 글루아노 질량이 제약을 받았다.
• 스칼라 색-팔공형 공진과 스틸스 초대칭 최종 상태(예: 두 개의 광자 + 제트)에 대한 분석도 초과가 없었으며, 일부 MSSM 초월 초대칭 시나리오를 배제했다.