[论文解读] Anomaly mediated SUSY breaking at the LHC

F. Paige, James D. Wells|ArXiv.org|Jan 25, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 10

一句话总结

本文研究了大型强子对撞机（LHC）背景下异常介导超对称性自发破缺（AMSB）的机制，聚焦于最小异常介导超对称性自发破缺（mAMSB）模型及其特定参数。研究提出，LHC 可通过独特信号区分 mAMSB 与传统超引力（SUGRA）模型，例如来自胶球衰变至 $\tilde{b}\bar{b}$ 的 $M_{bb}$ 分布中出现的尖锐端点，以及通过软衰变产生的胶子介子（charginos）产生的位移顶点，从而为 AMSB 机制提供独特探测手段，结合 $b$-喷注多重性分布。

ABSTRACT

Anomaly Mediated SUSY Breaking models are reviewed. Possible signatures at the LHC for one case of the minimal realistic model are examined.

研究动机与目标

• 探索大型强子对撞机（LHC）中最小异常介导超对称性自发破缺（mAMSB）模型的唯象学信号。
• 通过 LHC 中独特的可观测量，将 mAMSB 与传统超引力（SUGRA）模型区分开来。
• 分析统一标量质量 $m_0$ 对在纯 AMSB 中解决快子轻子问题的影响。
• 识别可探测信号，如 $b$-喷注多重性、$M_{bb}$ 二喷注质量端点，以及长寿命胶子介子产生的位移轨迹。
• 评估重建胶子衰变为 $\tilde{b}\bar{b}$ 和 $\tilde{t}\bar{t}$ 的可行性，包括味违反信号。

提出的方法

• 采用 $m_0 = 200$ GeV、$m_{3/2} = 35$ TeV、$\tan\beta = 3$ 且 $\text{sgn}\mu = +$ 的 mAMSB 模型，使用 ISAJET 7.48 进行事件生成。
• 应用标准的 LHC 多喷注与 $\cancel{E}_T$ 筛选条件，并补充 $M_{\text{eff}} > 1200$ GeV 以抑制标准模型背景。
• 对 $B$ 强子（$p_T > 10$ GeV 且 $|\eta| < 2$）的 $b$-喷注标记建模，效率为 60%。
• 通过 $b$-标记喷注与 $M_{bb}$ 不变量质量，重建胶子衰变 $\tilde{g} \to \tilde{b}\bar{b}$ 与 $\tilde{g} \to \tilde{t}\bar{t}$。
• 通过径向轨迹长度 $R_T$ 与动量分布分析长寿命胶子介子信号，假设 $c\tau = 2.8$ cm 且 $\Delta m = 0.189$ GeV。
• 将 AMSB 信号与 GMSB 模型进行比较，强调在长寿命粒子多重性与衰变产物（软衰变的 π 介子 vs. 硬轻子）方面的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 mAMSB 模型是否能在 LHC 中产生可探测的 $M_{bb}$ 二喷注质量端点？其运动学值是多少？
• RQ2 mAMSB 中的 $b$-喷注多重性与 $M_{bb}$ 分布与 SUGRA 类似模型有何不同？
• RQ3 长寿命胶子介子在 mAMSB 中有何重要意义？能否通过探测器中轨迹的位移轨迹识别？
• RQ4 胶子衰变为 $\tilde{b}\bar{b}$ 与 $\tilde{t}\bar{t}$ 在多大程度上在 mAMSB 中提供味违反信号？
• RQ5 mAMSB 的信号如何与规范介导超对称性破缺（GMSB）模型相区分？

主要发现

• $M_{bb}$ 二喷注质量分布在 418.7 GeV 处表现出尖锐的端点，与 $\tilde{g} \to \tilde{b}\bar{b} \to \tilde{\chi}_1^0 b\bar{b}$ 的运动学极限一致。
• $\tilde{g} \to \tilde{b}\bar{b}$ 与 $\tilde{g} \to \tilde{t}\bar{t}$ 的分支比较大，导致显著的 $b$-喷注多重性以及 $M_{bb}$ 分布中的结构特征。
• $M_{bb}^{\text{max}}$ 端点对 $\tilde{g}$、$\tilde{b}$ 与 $\tilde{\chi}_1^0$ 之间的质量差敏感，对于所选参数，其预测值为 418.7 GeV。
• 具有 $c\tau = 2.8$ cm 与 $\Delta m = 0.189$ GeV 的长寿命胶子介子在径向轨迹长度分布中产生可探测的尾部，$R_T > 10c\tau$ 表明存在位移顶点。
• $\tilde{\chi}_2^0 \to \tilde{\chi}_1^0 h$ 的分支比仅为 0.03%，因此预计不会出现强烈的 $h \to b\bar{b}$ 信号，这使 mAMSB 与 SUGRA 点 5 区分明显。
• 该模型预测了一种独特的味违反衰变 $\tilde{g} \to \tilde{t}\bar{t}$，其中 $\tilde{t} \to \tilde{\chi}_1^+ b$，可能表现为 $b\bar{t}$ 端点，尽管目前尚未完全重建。