[论文解读] Les Houches 2017: Physics at TeV Colliders New Physics Working Group Report

G. Brooijmans, Matthew J. Dolan+81 more|arXiv (Cornell University)|Mar 27, 2018

Distributed and Parallel Computing Systems参考文献 2被引用 104

一句话总结

本报告综述了LHC新物理搜索策略，聚焦于两体共振、重玻色子衰变为矢量样夸克、长寿命粒子（LLP）、希格斯部门探测，以及用于结果再解释的再现工具。

ABSTRACT

We present the activities of the `New Physics' working group for the `Physics at TeV Colliders' workshop (Les Houches, France, 5--23 June, 2017). Our report includes new physics studies connected with the Higgs boson and its properties, direct search strategies, reinterpretation of the LHC results in the building of viable models and new computational tool developments.

研究动机与目标

• 激发并组织对与TeV尺度对撞机相关的新物理情景的探索。
• 对重共振的产生与衰变通道进行分类，包括向矢量样夸克和非SM末态的衰变。
• 评估希格斯部扩展和EFT方法在LHC及未来对撞机探测BSM效应的可及性。
• 讨论数据解释、再解释挑战，以及用于NP研究的计算工具开发。

提出的方法

• 将重共振按其SM量子数和产生机制进行分类（标量和向量情况）。
• 识别对SM夸克加矢量样夸克的允许衰变并映射得到的最终态。
• 回顾EFT方法和STXS策略，以在希格斯物理和双玻色子过程上探测BSM效应。
• 评估非SM衰变通道对共振搜索覆盖范围和LHC结果再解释的影响。
• 总结再解释方法，包括公开工具之间的交叉检查以及对报告分析细节的建议。

实验结果

研究问题

• RQ1 在质子-质子碰撞中可以单独产生的重共振有哪些，它们的SM量子数如何限制产生和衰变？
• RQ2 由重共振衰变为SM夸克和矢量样夸克所产生的哪些最终态目前被LHC搜索覆盖，哪些尚未覆盖？
• RQ3 非SM衰变通道如何影响重共振搜索的灵敏度以及对新态的界限？
• RQ4 当前再解释工具和报道实践在更广泛的NP情景下解释LHC结果的有效性如何？
• RQ5 哪些EFT基底和希格斯部扩展在当前及未来对撞机对BSM效应提供最强覆盖？

主要发现

• 对两体共振搜索的系统分类揭示了一些尚未覆盖的通道，可能促发新分析（例如某些 leptoquark 和 excited fermion 最终态）。
• 重玻色子向矢量样夸克的衰变可能显著改变搜索策略和对共振界限的解释。
• NLO QCD效应可能对矢量样夸克的单生产速率和动量分布产生实质性影响，影响信号判辨。
• 长寿命粒子搜索和冻结-进入（freeze-in）暗物质情景将LLP寿命与宇宙学相对丰度联系起来，凸显寿命作为关键测量目标。
• 再解释研究表明，详细的对象重建效率和剪切流程对于跨模型的可靠再解释是必不可少的，并提出了帮助再解释的分析报告建议。