[论文解读] First interpretation of 13 TeV supersymmetry searches in the pMSSM

A. J. Barr, J. K. K. Liu|arXiv (Cornell University)|May 31, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 41被引用 9

一句话总结

本研究在R-宇称守恒和中性子LSP的19参数唯象MSSM（pMSSM）框架下，对早期13 TeV ATLAS超对称性搜索进行了诠释。基于181.8万个通过Run 1约束的pMSSM点的快速探测器模拟，发现Run 2数据在95%置信水平下排除了15.7%的参数点，其中0.5%（1.0%）的幸存参数点包含质量低于1 TeV的胶微子（低于500 GeV的标夸克），其最轻者分别为757 GeV（293 GeV），对应的LSP质量为689 GeV（217 GeV）。

ABSTRACT

The combined constraints from six early Run 2 ATLAS searches for supersymmetry are interpreted in the phenomenological minimal supersymmetric extension to the Standard Model (pMSSM). Each of the searches was based on proton-proton collision data recorded in 2015 at $\sqrt{s} =13$ TeV with 3.2 fb$^{-1}$ of integrated luminosity. Sensitivity to squarks of the first two generations and gluinos are evaluated using fast detector simulation. Results are presented in the 19-parameter R-parity conserving pMSSM with the lightest supersymmetric particle (LSP) being the neutralino. Considering 181.8k points that survived Run 1 constraints, 15.7% are excluded at 95% confidence level. Of those satisfying these Run 2 constraints, 0.5% (1.0%) have sub-TeV gluinos (sub-500 GeV squarks), the lightest of which has a mass of 757 GeV (293 GeV) with a 689 GeV (217 GeV) LSP.

研究动机与目标

• 评估早期Run 2 ATLAS 13 TeV超对称性搜索对具有R-宇称守恒和中性子LSP的19参数pMSSM的影响。
• 利用快速探测器模拟评估对第一代和第二代标夸克及胶微子的敏感度。
• 识别在结合Run 1和Run 2约束后仍保持可行的pMSSM参数点子集。
• 量化由于13 TeV下更高的质心系能量和更高亮度导致的可行参数空间缩减程度。
• 探索超粒子质量之间的相关性，以及不同ATLAS搜索通道之间的互补性。

提出的方法

• 采用来自ATLAS Run 1分析中通过约束的181.8万个pMSSM点，具有19个自由参数且R-宇称守恒。
• 利用3.2 fb⁻¹的13 TeV质子-质子对撞数据，通过快速探测器模拟评估对前两代标夸克和胶微子的敏感度。
• 聚焦于总强子超粒子产生截面≥5 fb且无长寿命粒子（cτ > 1 mm）的模型，排除需要专用蒙特卡洛模拟的模型。
• 将结果投影至胶微子-标夸克质量平面，以可视化排除模式并识别高敏感区域。
• 以2–6 jets和Multi-b搜索为主要约束，与Run 1的简化模型极限进行比较。
• 基于六项早期Run 2 ATLAS搜索的联合敏感度，计算95%置信水平下的排除结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 在3.2 fb⁻¹的13 TeV下，早期Run 2 ATLAS超对称性搜索排除了多少比例的通过Run 1约束的pMSSM参数空间？
• RQ2 与Run 1相比，Run 2搜索对低质量胶微子和标夸克的敏感度如何变化？其变化如何随LSP类型而异？
• RQ3 2–6 jets和Multi-b等互补搜索通道在pMSSM中在多大程度上增强了整体排除能力？
• RQ4 在结合Run 1和Run 2约束后，胶微子和标夸克的最轻可行质量是多少？
• RQ5 胶微子、标夸克和LSP之间的质量相关性如何影响pMSSM中的排除模式？

主要发现

• 在181.8万个通过Run 1约束的pMSSM参数点中，有15.7%在95%置信水平下被早期Run 2 ATLAS 13 TeV搜索排除。
• 2–6 jets搜索最具约束力，排除了12.6%的幸存参数点，其次是Multi-b搜索，排除了4.2%。
• 0.5%的幸存参数点包含质量低于1 TeV的胶微子，其中最轻的胶微子质量为757 GeV，对应的LSP质量为689 GeV。
• 1.0%的幸存参数点包含至少一个质量低于500 GeV的标夸克，其中最轻的标夸克质量为293 GeV，对应的LSP质量为217 GeV。
• 排除模式显示出显著的互补性，高质胶微子模型因低质标夸克而被排除，反之亦然，尤其在1.4 TeV胶微子–1.8 TeV标夸克区域表现明显。
• 与标夸克相比，胶微子的敏感度从8 TeV提升至13 TeV时提升更为显著，这得益于部分子分布函数的有利标度行为。