[论文解读] 3- and 2-body supersymmetric processes: predictions, challenges and prospectives

Francesca Borzumati, Jae Sik Lee+1 more|ArXiv.org|Jun 25, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 65被引用 3

一句话总结

本文研究了在R-parity破坏型超对称模型中，强子对撞机上三体和两体超对称过程，重点分析了带电希格斯玻色子和选择子的产生。结果表明，来自一阶和二阶费曼图的中微子质量约束强烈限制了轻子数破坏耦合，使选择子产生截面降至千分之一以下，但在特定参数选择下，仍可在LHC上产生可探测的信号。

ABSTRACT

The processes subject of this talk are: 1) the 2 --> 3 processes contributing, together with the 2 --> 2 one to the hadron-collider production of a charged Higgs boson in association with a t-quark; 2) the 2 --> 2 and 2 --> 3 processes giving rise to the hadron-collider strahlung of a charged slepton from a t-quark in R_p-violating models in which lepton-number-violating trilinear couplings largely dominate over bilinear ones; 3) 3-body neutralino and chargino decays in similar R_p-violating scenarios. The significance of the R_p-violating processes is critically assessed against implications from neutrino physics. Contributions to neutrino masses arising at the tree level, at the one- and two-loop levels are reviewed. Comments are also made on the production of sneutrinos via gluon fusion and on the decay of sneutrinos into photons pairs, and on the influence that constraints from neutrino physics have on these processes.

研究动机与目标

• 评估在强子对撞机上，R_p破坏型超对称模型中2→2和2→3过程在产生带电希格斯玻色子和带电selectron方面的可行性。
• 评估中微子物理约束——特别是来自中微子质量的一阶和二阶贡献——对R_p破坏型耦合允许参数空间的影响。
• 确定在最终态中，选择子信号是否可与带电希格斯玻色子信号区分开来，特别是在多b夸克喷注和轻子衰变顶夸克拓扑结构中。
• 探索通过胶子融合产生sneutrino的产生机制及其衰变为光子对的可能性，并评估在当前约束下的可探测性。
• 考察flavor破坏耦合λ′_i3j和λ_i3j在选择子产生中的作用，及其可能模仿带电希格斯信号的潜力。

提出的方法

• 分析R_p破坏型模型中的2→2和2→3基本过程，如gb→tH⁻和gg,qq→tH⁻b̄（带电希格斯产生），以及gq̄→t~ℓ_i（选择子辐射）。
• 使用Leading-order QCD计算评估产生截面，将顶夸克Yukawa耦合y_t和tanβ作为大参数引入。
• 应用一阶和二阶费曼图计算来自三线R_p破坏耦合λ′_i33、λ_i33和A′_i33的中微子质量贡献。
• 从中微子质量约束推导出λ′_i33和λ_i33的模型无关上限，表明二阶图贡献可能比一阶图施加更强的限制。
• 通过比较最终态顶夸克拓扑结构——特别是多b喷注和τν末态——来评估带电希格斯与选择子衰变信号的可区分性。
• 评估通过胶子融合产生sneutrino并衰变为γγ的潜力，同时考虑来自中微子物理的参数空间约束。

实验结果

研究问题

• RQ1 一阶和二阶图对中微子质量的贡献，在多大程度上限制了超对称模型中R_p破坏耦合λ′_i33和λ_i33？
• RQ2 在LHC上，带电selectron信号能否与带电希格斯信号区分开来，特别是在两者均衰变为τν末态时？
• RQ3 中微子物理约束如何影响通过胶子融合产生sneutrino的截面及其衰变为光子对的特性？
• RQ4 flavor破坏耦合λ′_i3j对选择子产生截面有何影响？其与λ′_i33的贡献相比如何？
• RQ5 中微子质量的二阶图贡献是否能规避一阶图的约束？其对耦合的最终限制是什么？

主要发现

• 一阶图对中微子质量的贡献将λ′_i33和λ_i33限制在最多10⁻⁴–10⁻³之间，但这些限制可通过精细调节其他参数而避开。
• 尽管二阶图贡献被抑制，但由于其参数依赖性不同，可能比一阶图施加更强的限制，导致λ′_i33和λ_i33的上限为百分之几。
• 耦合A′_i33被限制在约10 GeV以内，以避免中微子质量过大。
• 即使在这些约束下，LHC上的选择子产生截面仍保持非可忽略水平，特别是当λ′_i33处于百分之一量级时，尽管远小于质量相等的带电希格斯玻色子的截面。
• 质量接近带电希格斯玻色子的带电selectron可模仿其衰变信号（如τν），从而在直接搜索中造成混淆，除非质量分裂较大。
• 通过胶子融合产生sneutrino并衰变为γγ的机制仍具可行性，但需进一步详细研究，因为其在当前约束下与希格斯玻色子的可区分性尚未明确。