[論文レビュー] The Beyond the Standard Model Working Group: Summary Report

G. Azuelos, G. Bélanger+27 more|NOT FOUND REPOSITORY (Indian Institute of Science Bangalore)|Apr 3, 2002

Evaluation and Performance Assessment被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、2001年レ・フーチュール・ワークショップにおける、標準模型を越えた（BSM）研究グループの成果を要約しており、特にTeVスケールの衝突機における新しい物理、特に超対称性（SUSY）、追加次元、ブラックホール生成を焦点としている。ブラックホールイベントは、大きな断面積、硬いプロンプトレプトンおよび光子、最小限の欠落エネルギーを特徴とし、LHCおよび将来の衝突機におけるTeVスケールの量子重力の有望な署名であると提唱されている。これにより、基礎的プランクスケールや追加次元の数を測定可能となる可能性がある。

ABSTRACT

Report of the "Beyond the Standard Model" working group for the Workshop `Physics at TeV Colliders', Les Houches, France, 21 May - 1 June 2001. It consists of 18 separate parts: 1. Preface; 2. Theoretical Discussion; 3. Numerical Calculation of the mSUGRA and Higgs Spectrum; 4. Theoretical Uncertainties in Sparticle Mass Predictions; 5. High Mass Supersymmetry with High Energy Hadron Colliders; 6. SUSY with Heavy Scalars at LHC; 7. Inclusive Study of MSSM in CMS; 8. Establishing a No-Lose Theorem for NMSSM Higgs Boson Discovery at the LHC; 9. Effects of Supersymmetric Phases on Higgs Production in Association with Squark Pairs in the Minimal Supersymmetric Standard Model; 10. Study of the Lepton Flavour Violating Decays of Charged Fermions in SUSY GUTs; 11. Interactions of the Goldstino Supermultiplet with Standard Model Fields; 12. Attempts at Explaining the NuTeV Observation of Di-Muon Events; 13. Kaluza-Klein States of the Standard Model Gauge Bosons: Constraints From High Energy Experiments; 14. Kaluza-Klein Excitations of Gauge Bosons in the ATLAS Detector; 15. Search for the Randall Sundrum Radion Using the ATLAS Detector; 16. Radion Mixing Effects on the Properties of the Standard Model Higgs Boson; 17. Probing Universal Extra Dimensions at Present and Future Colliders; 18. Black Hole Production at Future Colliders.

研究の動機と目的

• 標準模型を越えた新しい物理、特に超対称性および追加次元のシナリオにおけるTeVスケール衝突機の発見可能性を評価すること。
• 複雑な署名を示す高質量SUSY粒子およびNMSSMヒッグスボソンの検出における理論的および実験的課題に対処すること。
• カルラッツ＝クライン状態、ラディオン混合、ブラックホール生成の素性を、量子重力のプローブとしての現象論を調査すること。
• 大質量、CP対称性の破れ、またはレプトンフレーバーの破れを伴うシナリオにおける信号の特定に向けたツールおよび戦略を開発すること。
• 将来の衝突機におけるブラックホールイベントを通じたホーキング放射および量子重力効果のテストの可能性を評価すること。

提案手法

• TRUENOIRのようなモンテカルロイベントジェネレータを用い、PYTHIAに統合して高エネルギー衝突機におけるブラックホール生成および崩壊をシミュレートした。
• 半古典的議論およびヒューリスティックな崩壊モデルを用いて、ブラックホール断面積および最終状態の多重度を推定した。
• FeynSSG v.1.0およびSOFTSUSYを用いてmSUGRAおよびMSSMフレームワークにおける精度計算を行い、スパーティクルおよびヒッグススペクトルを予測した。
• CMSおよびATLAS検出器におけるインクルーシブ解析を実施し、MSSMおよびNMSSMシナリオにおける信号の到達可能性を評価した。
• 既存の高エネルギー実験データを用いて、カルラッツ＝クラインゲージボソン励起状態の制約を分析した。
• SUSY GUTにおけるCP対称性の破れ位相およびレプトンフレーバーの破れが、ヒッグスおよびフェルミオン崩壊に与える影響をモデル化した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCおよびCLICにおけるブラックホール生成を通じて、大規模な追加次元およびTeVスケールの量子重力をプローブできるか？
• RQ2 LHCおよび将来の衝突機は、大質量を持つ高質量超対称粒子をどの程度の範囲で発見可能か？
• RQ3 追加のシングレット超対称場を有するNMSSMへ、MSSMにおけるヒッグスボソン発見のノーロス定理を拡張可能か？
• RQ4 MSSMにおけるCP対称性の破れ位相は、クォーク対と関連したヒッグス生成にどのような影響を与えるか？
• RQ5 ブラックホール崩壊の検出可能な署名は何か？また、基礎的プランクスケールおよび追加次元の数をどのように測定できるか？

主な発見

• LHCおよびVLHCにおけるブラックホール生成は、e/μ+X最終状態で最大となり、プランクスケールn=2では約9 TeV、n=7では約50 TeVまで発見可能性が達成される。
• TRUENOIRモンテカルロジェネレータは、熱的崩壊に特徴的な硬いレプトン、光子、ジェットを伴う高多重度ブラックホールイベントを効果的にシミュレートできた。
• CLICでは、LHCと同等の統計的感度が追加次元の数および基礎的プランクスケールの測定に達しており、高質量ブラックホールにおけるストリング効果の抑制が良好である。
• 5 TeVのCLIC衝突機では、n=2ではプランクスケールの分数不確実性が約1%、n=7では約48%にまで上昇し、nの絶対不確実性はn=7で約2.0に達する。
• LHCでは、e/μ+Xチャンネルがγ+Xチャンネルに比べて標準模型のバックグラウンドが低いため、ブラックホールの発見可能性がより高い。
• ブラックホールイベントは極めて高い最終状態の多重度を示し、通常のQCDイベントとは明確に区別され、再構成およびバックグラウンド抑制に寄与する。