[论文解读] Measurements in Gauge Mediated SUSY Breaking Models at LHC

I. Hinchliffe, F. Paige|arXiv (Cornell University)|Dec 2, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文提出了一种在大型强子对撞机（LHC）上对规范介导的超对称性（SUSY）破缺模型进行重建的新型技术，即使存在两个不可见粒子（例如引力微子），也能实现超对称伴子质量的直接测量。通过利用运动学约束和不变质量技术，该方法可精确确定超对称粒子的质量和模型参数，表明LHC能够以高精度对这些模型进行严重过约束。

ABSTRACT

Characteristic examples are presented of scenarios of particle production and decay in supersymmetry models in which the supersymmetry breaking is transmitted to the observable world via gauge interactions. The cases are chosen to illustrate the main classes of LHC phenomenology that can arise in these models. A new technique is illustrated that allows the full reconstruction of supersymmetry events despite the presence of two unobserved particles. This technique enables superparticle masses to be measured directly rather than being inferred from kinematic distributions. It is demonstrated that the LHC is capable of making sufficient measurements so as to severely over-constrain the model and determine the parameters with great precision

研究动机与目标

• 探索大型强子对撞机（LHC）上规范介导的超对称性破缺（GMSB）模型的理论现象学。
• 解决当两个粒子（例如引力微子）逃逸并产生缺失能量时，测量超对称伴子质量的挑战。
• 开发一种即使存在两个不可见粒子也能实现完整事件重建的方法。
• 证明LHC能够通过足够多的测量严重过约束GMSB模型，并以高精度确定其参数。
• 说明直接质量测量的可行性，而非依赖于运动学端点的间接推断。

提出的方法

• 提出一种基于不变质量约束的重建技术，以确定GMSB模型中超对称伴子的质量。
• 利用不变质量分布的运动学端点来约束产生超粒子的质量。
• 将该方法应用于涉及两个不可见粒子（例如中性子和引力微子）的多步衰变链。
• 利用可见衰变产物的不变质量来重建中间态的质量。
• 利用完整事件的拓扑结构和动量守恒来解析两个缺失能量粒子。
• 证明该方法可直接测量超对称伴子质量，而无需依赖运动学端点外推。

实验结果

研究问题

• RQ1 在存在两个不可见粒子的情况下，LHC能否在规范介导的SUSY破缺模型中直接测量超对称伴子质量？
• RQ2 在GMSB情形下，可采用哪些运动学技术来重建具有两个缺失粒子的事件？
• RQ3 LHC通过精确的质量测量，能在多大程度上对GMSB模型实现严重过约束？
• RQ4 所提出的重建方法相较于传统的运动学端点分析有何改进？
• RQ5 在LHC上可探测的GMSB模型中，可观测的信号特征和质量模式是什么？

主要发现

• 所提出的重建技术可在GMSB模型中实现超对称伴子质量的直接测量，绕过了对运动学端点的间接推断。
• 该方法通过利用不变质量约束和事件拓扑结构，成功实现了对两个不可见粒子事件的重建。
• 研究表明，LHC具有足够的灵敏度，可对GMSB模型实现严重过约束，从而实现对模型参数的精确确定。
• 对具有特定质量模式（例如简并和非简并的超粒子质量）的具体情形进行了分析，结果表明这些情形均可被测量。
• 该技术表明，即使在存在缺失能量的复杂衰变链中，也能以高精度提取超粒子质量。
• 研究证实，LHC能够在GMSB模型中实现高精度测量，显著约束参数空间。