[論文レビュー] LHC searches examined via the RPV MSSM

Jared A. Evans, Yevgeny Kats|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2013

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 9被引用数 7

ひとこと要約

この論文は、軽いストップおよびヒッグスイノを伴うR対称性破れ超対称性（RPV MSSM）のLHC探索戦略を強化するのを提案している。これらの状況では、複数のジェット、bジェット、タウを含む最終状態が生成されるが、ほとんどエネルギー欠損が見られない。現在のATLASおよびCMSの探索手法におけるギャップを特定し、bタギングの導入、E_T / 要件の緩和、t t-bar 戦略の測定への焦点化といった修正を提案することで、特に低エネルギー欠損またはタウ支配の崩壊が特徴の困難な最終状態に対する感度を向上させる。

ABSTRACT

We confront the ATLAS and CMS new physics searches with simplified models from R-parity violating (RPV) supersymmetry that contain naturally light stops and higgsinos. We emphasize the important role played by searches for exotic heavy quarks and leptoquarks and discuss how these searches could be modified to better address RPV scenarios. We also argue that it would be useful to design searches for new physics based on the ttbar cross section measurements, to enhance searches for taus + jets + MET with regions with b tagging and reduced MET requirements, and to expand the search program for all-jet final states, especially in the presence of multiple b-jets.

研究の動機と目的

• 軽いストップおよびヒッグスイノを伴うR対称性破れ超対称性（RPV MSSM）の現在のATLASおよびCMS探索における欠陥を特定すること。
• エネルギー欠損が低く、または明確なレプトンを欠いたレプトン最終状態が支配的な状況における挑戦に対処すること。
• 特に特異なクォーク、レプトクォーク、および高多重ジェットを対象とした既存の探索に対するターゲットを絞った修正を提案し、RPV状況に対する感度を高めること。
• ℓ + τ_h チャネルにおけるt t-bar 戦略の測定に基づく新しい探索戦略を提唱し、低質量RPV信号を探索可能にする。
• 複数のbジェットおよび高ジェット多重度を伴う最終状態のカバレッジを向上させること。これらは現在の探索フレームワークで未活用されている。

提案手法

• ストップがヒッグスイノを介してトップクォーク、タウ、またはクォークを含む最終状態に崩壊する、簡略化されたRPV MSSMモデルを用いる。RPVカップリングはスフェルミオンを介して媒介される。
• MadGraph 5を用いて信号イベントをシミュレートし、RPVMSSMモデルとPythia 8を用いてパートンシャワーリングと崩壊を処理する。ストップ対生成とカスケード崩壊に注目する。
• 7 TeVおよび8 TeVランの既存のATLASおよびCMS探索（特異な重クォーク、レプトクォーク、高多重ジェット探索など）を再解釈し、更新された運動量およびタギング要件を適用する。
• 分布の尾部効果への感度を低減するため、コアの信号領域に焦点を当てるために約10⁻³の効率閾値を適用する。
• ベンチマークモデル（A–E）を用いて感度を評価し、それぞれ異なる最終状態（tbqq、bbbq、τbbq、τbqq、μbbq）を有する。各モデルは異なるRPVカップリングと媒介粒子を持つ。
• ℓ + τ_h チャネルにおけるt t-bar 戦略の測定に基づく新しい探索戦略を提案し、高ジェット多重度およびbタギングを組み合わせることで、低エネルギー欠損RPV信号の探査範囲を拡大する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 なぜ現在のLHC探索は、エネルギー欠損が低いか、レプトンが欠落している場合に、軽いストップおよびヒッグスイノを伴うRPV MSSM状況に対して感度を欠いているのか？
• RQ2 特異な重クォークおよびレプトクォークの探索を、複数のジェットおよびbジェットを伴うRPV MSSM最終状態に適合させるために、どのように修正できるか？
• RQ3 ℓ + τ_h チャネルにおけるt t-bar 戦略の測定を、低質量RPV状況を探索する新しい物理探索に再利用できる範囲はどの程度か？
• RQ4 6–7ジェットのような高多重ジェット探索において、より高いbタグ多重度のビンと運動量特徴を組み込むことで、どのような改善が可能か？
• RQ5 エネルギー欠損E_T / を低く抑えるか、タウ識別を追加することで、ハドロン的タウ＋ジェット＋E_T / の探索をどのように最適化できるか？

主な発見

• ATLASの特異な重クォーク探索 [3] およびCMSのレプトクォーク探索 [5] は、反符号双レプトン最終状態（例：モデルE）に対して非常に感度が高く、四体崩壊を想定して設計されたものではないにもかかわらず。
• 1つのストップ崩壊で1つのbジェットしか生成しない状況（例：モデルD、τbqq）では、ATLAS探索で3–4個のbタグを要件としているため効果が薄いが、1レプトン＋多数のジェット＋単一bタグを要件とする提案された探索 [7,8] は、低質量領域で有望である。
• CMSのハドロン的タウ＋ジェット＋E_T / 探索 [14] および高多重ジェット＋低E_T / 探索 [15] は、モデルDに対して感度に近いが、E_T / 切断を緩和するか、タウ識別を追加すればさらに向上する。
• ATLASの6–7個の高pTジェット探索 [6] は、bbbq最終状態（モデルB）に対してほぼ感度を持つが、0–2個のbタグの場合にのみ制限を設定する。3–4個のbタグを持つビンを追加すれば、感度は顕著に向上する。
• 非常に低質量のストップでは、わずか約2 fb⁻¹のデータで実施されたℓ + τ_h チャネルにおけるt t-bar 戦略の測定 [17] が、既存のあらゆる新しい物理探索を上回る強い制限を与える。これは、新たな探索戦略としての可能性を示している。
• 6–8個のジェット、そのうち6つがbジェットであるような最終状態（モデルBに相当）に対する専用の探索が存在しないことにより、大きなカバレッジのギャップが生じており、背景が低く信号純度が高いにもかかわらず未活用されている。