[論文レビュー] R-Parity Violation and Direct Stau Pair Production at the LHC

Herbert K. Dreiner, Víctor Martín Lozano|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2020

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、R-奇性破れ超対称性におけるLHCにおける直接的スタッ粒子対生成を調査し、LL̄E作用素を通じた標準模型レプトンへのスタッ粒子崩壊に注目する。CheckMATEを用いた再解釈によるマルチレプトンLHC探索を用いて、初めてスタッ粒子質量が345 GeVまで制約可能であることを示しているが、LEPとLHCの感度限界の間に顕著なギャップが残っている。

ABSTRACT

We consider pair production of LSP staus at the LHC within R-parity violating supersymmetry. The staus decay into Standard Model leptons through the LL\=E operator. Using CheckMATE we have recast multileptonic searches to test such scenarios. We show for the first time that using these analyses the stau mass can be constrained up to 345 GeV, depending on the stau decay mode, as well as the stau mixing angle. However, there is for all scenarios a significant gap between the lower LEP limit on the stau mass and the onset of the LHC sensitivity. This approach can be used in the future to constrain the stau sector in the context of RPV lepton-number violating models.

研究の動機と目的

• LHCにおけるR-奇性破れ超対称性におけるスタッ粒子対生成の素粒子物理学的性質を調査すること。
• 既存のLHCマルチレプトン探索がLL̄E作用素を通じたスタッ粒子崩壊にどの程度感度を持つかを評価すること。
• 現在のLHCデータがRPVモデルにおけるスタッ粒子質量および混合角をどの程度制約できるかを特定すること。
• スタッ粒子のシグナルに対して、LEPの下限質量とLHCの感度閾値の間のギャップを同定すること。
• 再解釈されたLHC解析を用いて、レプトン数破れRPVモデルにおけるスタッセクターを制約する可能性を示すこと。

提案手法

• スタッ粒子が標準模型レプトンに崩壊するのをモデル化するため、LL̄E作用素のみを含むR-奇性破れMSSM超ポテンシャルを用いる。
• CheckMATEを用いて、既存のマルチレプトンLHC探索（例：ATLASおよびCMS）をスタッ粒子対生成のために再解釈する。
• スタッ粒子生成および崩壊の詳細なシミュレーションを実施し、スタッ粒子混合角による混合効果を含む。
• レンズレジストレーション群の進化を用いて、RPV CMSSMフレームワーク内でのスタッ粒子質量および混合パラメータを決定する。
• RPVカップリングおよび混合角の関数としてのスタッ粒子分岐比および寿命を分析する。
• 得られたLHCの制約を、スタッ粒子質量に対するLEPの下限と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 既存のLHCマルチレプトン探索は、LL̄E作用素を伴うR-奇性破れモデルにおけるスタッ粒子対生成を制約できるか？
• RQ2 このような状況下で、現在のLHCデータがどの程度のスタッ粒子質量まで探査可能か？
• RQ3 スタッ粒子混合角は、LHC探索におけるスタッ粒子シグナルへの感度にどのように影響するか？
• RQ4 LEPにおけるスタッ粒子質量の下限とLHCの感度閾値の間のギャップはどの程度か？
• RQ5 再解釈されたLHC解析を用いることで、レプトン数破れRPVモデルにおけるスタッセクターをどの程度まで制約できるか？

主な発見

• 再解釈されたLHCマルチレプトン探索を用いることで、崩壊モードおよび混合角に依存してスタッ粒子質量が345 GeVまで制約可能である。
• LEPにおけるスタッ粒子質量の下限とLHCの感度閾値の間に顕著なギャップが依然として存在する。
• LHCの感度はスタッ粒子混合角およびRPVカップリング強度に強く依存する。
• CheckMATEを用いて再解釈された既存のLHC解析は、RPV LL̄Eモデルにおけるスタッ粒子質量に対する最初の直接的制約を提供する。
• 本研究は、将来のLHCデータがLEPとLHCのスタッ粒子質量制約のギャップをさらに縮小できる可能性を示している。
• 結果は、再解釈されたマルチレプトン解析を、RPVレプトン数破れモデルにおけるスタッセクターを探査する有効なツールとして正当化する。