[论文解读] Black Hole Production in Large Extra Dimensions at the Tevatron: New Limit on the Fundamental Scale of Gravity

Marcus Bleicher, Stefan Hofmann+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 13, 2001

Black Holes and Theoretical Physics被引用 1

一句话总结

本文研究了在大型额外维度下，大型强子对撞机（Tevatron）中质子-反质子对撞产生的黑洞，能量中心系能量为√s = 1.8 TeV。研究结果表明，要么黑洞能够以可观测的速率产生，要么引力的基本尺度必须超过1.4 TeV，从而在该模型中设定了普朗克尺度的新下限。

ABSTRACT

The production of black holes in large extra dimensions is studied for Tevatron energies. Either black holes can already be observed at a large rate in $\\bar p p$ collisions at $\\sqrt s=1.8$ TeV or the fundamental gravity scale has to be above 1.4 TeV.

研究动机与目标

• 评估在Tevatron能量下，大型额外维度中黑洞产生的可行性。
• 利用现有的Tevatron数据约束引力的基本尺度。
• 确定在√s = 1.8 TeV下，黑洞信号是否可能已被探测到。
• 在大型额外维度模型下，建立普朗克尺度的下限。

提出的方法

• 在√s = 1.8 TeV下，基于大型额外维度框架建立黑洞产生截面的建模。
• 使用pp̄对撞中黑洞产生率的理论预测。
• 应用Tevatron数据的实验灵敏度限制，以约束引力的基本尺度。
• 通过假设未观测到黑洞事件，推导出基本尺度的下限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在大型额外维度模型下，Tevatron中能量为√s = 1.8 TeV时，能否观测到黑洞产生？
• RQ2 在Tevatron中未观测到黑洞的情况下，与之相容的引力基本尺度最小值是多少？
• RQ3 未观测到黑洞信号如何限制额外维度的大小？
• RQ4 在此模型下，Tevatron能量下的黑洞产生理论截面是多少？

主要发现

• 如果黑洞以可观测的速率产生，那么在√s = 1.8 TeV的Tevatron数据中早已被探测到。
• 未观测到黑洞意味着引力的基本尺度必须大于1.4 TeV。
• 该结果在大型额外维度模型中设定了引力基本尺度的新下限。
• 该约束基于假设：若尺度低于1.4 TeV，黑洞产生将产生可探测的信号。