[論文レビュー] Black Hole Production in Large Extra Dimensions at the Tevatron: New Limit on the Fundamental Scale of Gravity

Marcus Bleicher, Stefan Hofmann+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2001

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、TeVatron加速器における大規模な追加次元におけるブラックホール生成を調査し、√s = 1.8 TeVでの陽子-陽陽子衝突を分析している。結論として、ブラックホールが観測可能なレートで生成可能であるか、あるいは重力の基本スケールが1.4 TeVを超える必要があると結論づけ、このモデルにおけるプランクスケールの新たな下限を設定している。

ABSTRACT

The production of black holes in large extra dimensions is studied for Tevatron energies. Either black holes can already be observed at a large rate in $\\bar p p$ collisions at $\\sqrt s=1.8$ TeV or the fundamental gravity scale has to be above 1.4 TeV.

研究の動機と目的

• TeVatronエネルギーにおける大規模な追加次元でのブラックホール生成の可能性を評価すること。
• 既存のTeVatronデータを用いて重力の基本スケールを制約すること。
• ブラックホールのシグナルが√s = 1.8 TeVで既に検出可能かどうかを特定すること。
• 大規模な追加次元のシナリオにおけるプランクスケールの下限を設定すること。

提案手法

• √s = 1.8 TeVにおける大規模な追加次元フレームワーク内でのブラックホール生成断面積のモデル化。
• pp̄衝突におけるブラックホール生成レートの理論的予測の使用。
• TeVatronデータからの実験的感度限界を用いて、重力の基本スケールを制約すること。
• ブラックホールイベントが観測されなかったと仮定して、基本スケールの下限を導出すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 大規模な追加次元のシナリオにおいて、√s = 1.8 TeVのTeVatronでブラックホール生成が観測可能か？
• RQ2 TeVatronでブラックホールが観測されなかった場合に一致する最小の重力の基本スケールは何か？
• RQ3 ブラックホール信号の不在が、追加次元のサイズにどのような制約を課えるか？
• RQ4 このモデル下で、TeVatronエネルギーにおけるブラックホール生成の理論的断面積は何か？

主な発見

• ブラックホール生成が観測可能なレートで進行していたならば、√s = 1.8 TeVのTeVatronデータで既に検出されていたはずである。
• ブラックホールの非観測は、重力の基本スケールが1.4 TeVを超える必要があることを示している。
• この結果は、大規模な追加次元モデルにおける重力の基本スケールの新たな下限を設定している。
• 制約は、スケールが1.4 TeV未満であればブラックホール生成が検出可能な信号をもたらすと仮定して導出されている。