[论文解读] An unusual signal of Higgs boson in supersymmetry at the LHC

Sourov Roy, B Raja|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

该论文提出了一种在LHC上通过R-奇偶性破坏的非最小超对称理论中检测希格斯玻色子的新型、无背景签名：两个孤立的μ子和四个来自长寿命、规范singlet中微子样LSP衰变的强子喷注，这些LSP由希格斯玻色子衰变产生。该信号在7 TeV能量下、1 fb⁻¹亮度时即可观测，可通过精确的LSP质量重建直接探测跷跷板尺度。

ABSTRACT

We predict an unusual signal of Higgs boson in R-parity violating non-minimal supersymmetric standard models at the Large Hadron Collider (LHC). The signal involves two stand-alone muons and four hadronic jets in the muon chamber of a general purpose detector at the LHC (CMS or ATLAS), originating from the decay of the lightest supersymmetric particle (LSP), predominantly a gauge-singlet neutrino by nature and having a large decay length (� 4-5 meter). A pair of such LSP can be produced in the decay of the lightest MSSM-like Higgs boson, produced through gluon fusion. An unconventional, background-free signature of this kind at the outer part of the detector may lead to a discovery even for the early LHC run at p s = 7 TeV with 1 fb 1 of integrated luminosity. Additionally, a reliable mass reconstruction for the LSP of this type can give us a direct probe to the seesaw scale.

研究动机与目标

• 在R-奇偶性破坏的非最小超对称模型中，识别希格斯玻色子衰变的显著且低背景的签名。
• 探索在早期LHC运行中，具有4–5米衰变长度的长寿命、规范singlet中微子样LSP的可探测性。
• 通过精确的LSP质量重建，实现对跷跷板尺度的直接测量。
• 证明在7 TeV能量下、1 fb⁻¹积分亮度时，该信号的可发现性。

提出的方法

• 在R-奇偶性破坏的超对称理论中，建模通过胶子融合产生最轻的MSSM型希格斯玻色子。
• 分析希格斯玻色子衰变为一对长寿命LSP的过程，这些LSP主要为具有大衰变长度的规范singlet中微子。
• 模拟衰变产物：两个孤立的μ子和四个在CMS或ATLAS探测器外区被探测到的强子喷注。
• 通过评估该信号在探测器外区的无背景特性，评估其可探测性。
• 对LSP进行质量重建，以直接探测跷跷板尺度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在R-奇偶性破坏的非最小超对称理论中，能否识别出希格斯玻色子衰变的显著且无背景的签名？
• RQ2 在√s = 7 TeV的早期LHC数据中，具有4–5米衰变长度的长寿命LSP的可探测性如何？
• RQ3 此类LSP的质量重建如何为直接探测跷跷板尺度提供途径？
• RQ4 在通用型LHC探测器背景下，希格斯玻色子衰变为一对长寿命LSP的运动学特征是什么？

主要发现

• 所提出的信号——两个孤立μ子和四个强子喷注——源于具有4–5米衰变长度的长寿命LSP对的衰变，这些LSP由希格斯玻色子衰变产生。
• 当在探测器外区观测时，该签名几乎完全无背景，显著提升了其可发现性。
• 即使在早期LHC运行中，该信号在√s = 7 TeV和1 fb⁻¹积分亮度下也可被探测到。
• 对LSP的精确质量重建可直接探测跷跷板尺度，为新物理提供独特窗口。