[论文解读] Supersymmetry searches at the LHC

Paul de Jong|arXiv (Cornell University)|Nov 16, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文综述了在√s = 7 TeV和8 TeV下，利用5–6 fb⁻¹数据对大型强子对撞机（LHC）中规范理论（SUSY）的搜索结果，重点涵盖整体分析、第三代标量夸克（停止和selectron）以及gaugino，以及非标准信号如长寿命粒子和R-宇称破坏。尽管进行了广泛搜索，未观测到与标准模型的显著偏离，因此设定了严格的排除极限：在CMSSM/MSUGRA框架下，胶球子质量低于950 GeV，标量夸克质量低于1400 GeV，类似约束也适用于简化模型。

ABSTRACT

Recent results in the search for supersymmetry in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV and sqrt(s) = 8 TeV by the ATLAS and CMS experiments at the LHC are reviewed. After discussing features of inclusive analyses and the presentation of results, emphasis will be put on searches for the third generation squarks, on searches for gauginos, and on possible ways supersymmetry could escape the present analyses.

研究动机与目标

• 总结ATLAS和CMS基于LHC上质子-质子对撞（√s = 7 TeV和8 TeV）的SUSY搜索最新结果。
• 评估当前搜索对第三代标量夸克（停止和selectron）及gaugino的敏感度，这些是自然SUSY模型中的关键组成部分。
• 探讨SUSY可能通过非最小信号（如长寿命粒子或R-宇称破坏）逃避探测的潜在方式。
• 评估简化模型与整体搜索策略在约束SUSY参数空间方面的有效性。

提出的方法

• 整体搜索使用m_eff、H_T、M_T2和E_T^miss等变量，以区分SUSY信号与标准模型背景。
• 采用简化模型以减少参数数量，聚焦于主导的产生和衰变道，且分支比为100%，以提高清晰度与可解释性。
• 专门分析针对特定信号：长寿命带电惰性粒子的消失轨迹，长寿命中性惰性粒子的位移顶点，以及R-宇称破坏型胶球子衰变的共振三胶子结构。
• 使用控制区域和数据驱动技术进行背景估计，并仔细验证其与标准模型预测的一致性。
• 结果在MSUGRA/CMSSM等基准模型及简化模型中进行解释，使与排除极限的直接比较成为可能。
• 探测非标准末态，如两光子加喷流，以及标量色八重态共振态，以检验超越MSSM的SUSY情景。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于√s = 7和8 TeV下5–6 fb⁻¹的LHC数据，MSUGRA/CMSSM框架中对标量夸克和胶球子质量的当前排除极限是什么？
• RQ2 整体搜索策略在探测SUSY信号方面有多有效，特别是在第三代标量夸克和gaugino的背景下？
• RQ3 SUSY在标准LHC搜索中可能通过哪些方式逃避探测？正在探测哪些替代信号？
• RQ4 R-宇称破坏耦合（λ′, λ′′）对胶球子和标量夸克衰变施加了何种约束？这些约束如何通过实验检验？
• RQ5 与完整的MSSM参数扫描相比，简化模型在SUSY搜索解释方面有何改进？

主要发现

• 基于8 TeV下5 fb⁻¹的数据，在MSUGRA/CMSSM模型中，质量低于950 GeV的胶球子被排除，适用于所有标量夸克质量。
• 在相同模型中，质量低于1400 GeV的标量夸克被排除，适用于所有胶球子质量，表明对谱系施加了强约束。
• 在所有整体搜索中，包括多轻子、多喷流和缺失横向动量的末态，均未观测到显著超出标准模型预期的过量。
• ATLAS的消失轨迹搜索在AMSB模型中设定了对带电惰性粒子寿命和质量的限制，未观测到信号。
• CMS对R-宇称破坏型胶球子衰变通过三喷流共振结构设定了限制，未发现此类衰变的证据，并对胶球子质量施加了约束。
• 对标量色八重态共振态及隐形SUSY末态（如两光子+喷流）的分析也未发现过量，排除了某些超越MSSM的SUSY情景。