[论文解读] An Interpretation of Tevatron SUSY Trilepton Search Results in mSUGRA and in a Model-independent Fashion

S. Dube, Julian Glatzer+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 12, 2008

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 2

一句话总结

本文提出了一种模型无关的方法，通过基于τ轻子含量将三轻子搜寻结果分解为四个实验上可区分的通道，从而解释费米实验室的三轻子搜寻结果。通过将各通道的敏感度参数化为新粒子质量的函数，该方法能够实现可直接与任何新物理模型比较的截面测量，相较于现有仅针对mSUGRA的解释方法具有更广泛的应用范围。

ABSTRACT

We describe a method for interpreting trilepton searches at high energy colliders in a model-independent fashion and apply it to the recent searches at the Tevatron. The key step is to recognize that the trilepton signature is comprised of four experimentally very different channels defined by the number of tau-leptons in the trilepton state. Contributions from these multiple channels to the overall experimental sensitivity (cross section times branching ratio) are model-independent and can be parametrized in terms of relevant new particle masses. Given the trileptonic branching ratios of a specific model, these experimentally obtained multichannel sensitivities can be combined to obtain a cross section measurement that can be used to confront the model with data. Our model-independent results are more widely applicable than the current Tevatron trilepton results which are stated exclusively in terms of mSUGRA parameters of supersymmetry. The technique presented here can be expanded beyond trilepton searches to the more general inverse problem of experimentally discriminating between competing models that seek to explain new physics discovered in multiple channels.

研究动机与目标

• 为克服现有三轻子搜寻结果的局限性，这些结果目前仅限于超对称理论中的mSUGRA参数空间。
• 开发一种框架，使三轻子数据能够被解释于多种新物理模型中，而不仅限于超对称理论。
• 通过将敏感度与特定理论模型解耦，提升实验结果的通用适用性。
• 提供一种系统化方法，将多通道实验敏感度整合为一种与模型无关的截面测量。
• 为将此方法推广至其他多通道新物理搜寻及模型区分工作奠定基础。

提出的方法

• 根据末态中τ轻子的数量，识别并分类三轻子搜寻中的四个不同实验通道。
• 将每个通道对整体实验敏感度的贡献视为与模型无关的量。
• 以相关新粒子质量为参数，参数化每个通道的敏感度，从而实现跨模型的泛化。
• 利用测量得到的多通道敏感度，构建一种与任何特定模型无关的联合截面测量。
• 将此框架应用于费米实验室的三轻子数据，推导出可与任何新物理模型预测直接比较的截面极限。
• 通过比较各模型预测的分支比与实验推导出的敏感度，实现区分竞争模型的逆问题。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何使三轻子搜寻结果的解释方式摆脱对mSUGRA等特定理论模型的依赖？
• RQ2 τ轻子含量在定义实验上可区分的通道中起什么作用，这些通道对敏感度的贡献有何不同？
• RQ3 是否可以将每个通道的敏感度以新粒子质量为参数进行参数化，从而实现与模型无关的截面测量？
• RQ4 如何将多通道实验敏感度组合，以生成一个单一、可解释的截面极限？
• RQ5 该方法在多大程度上可推广至其他多通道新物理搜寻及模型区分？

主要发现

• 该方法成功地将实验敏感度与特定模型参数解耦，使三轻子数据能够在广泛的新物理模型中被解释。
• 研究表明，四种基于τ轻子含量区分的三轻子通道对整体敏感度的贡献是独立的，从而可分别进行参数化。
• 通过以新粒子质量表达敏感度，该方法为比较模型预测与实验数据提供了通用框架。
• 从费米实验室数据中推导出的与模型无关的截面测量可直接与任何理论模型的预测进行比较，显著提升了解释的灵活性。
• 该技术可扩展至三轻子搜寻之外的其他多通道实验分析，支持在新物理搜寻中实现更广泛的模型区分。
• 与当前仅针对mSUGRA的解释方法相比，该方法提供了更具通用性、更广泛适用的新实验数据分析方法。