[论文解读] R-Parity Violation and Direct Stau Pair Production at the LHC

Herbert K. Dreiner, Víctor Martín Lozano|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2020

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 1

一句话总结

本文研究了在R-奇偶性破坏的超对称模型中，大型强子对撞机（LHC）上直接产生标汤粒子对的过程，重点关注通过LL̄E算符衰变为标准模型轻子的标汤衰变。利用CheckMATE对多轻子LHC搜索进行再分析，首次表明标汤质量可被约束至345 GeV，尽管LEP与LHC灵敏度极限之间仍存在显著差距。

ABSTRACT

We consider pair production of LSP staus at the LHC within R-parity violating supersymmetry. The staus decay into Standard Model leptons through the LL\=E operator. Using CheckMATE we have recast multileptonic searches to test such scenarios. We show for the first time that using these analyses the stau mass can be constrained up to 345 GeV, depending on the stau decay mode, as well as the stau mixing angle. However, there is for all scenarios a significant gap between the lower LEP limit on the stau mass and the onset of the LHC sensitivity. This approach can be used in the future to constrain the stau sector in the context of RPV lepton-number violating models.

研究动机与目标

• 研究在大型强子对撞机（LHC）上R-奇偶性破坏超对称模型中标汤粒子对产生的现象学。
• 评估现有LHC多轻子搜索对通过LL̄E算符衰变的标汤粒子的敏感度。
• 确定当前LHC数据在约束RPV模型中标汤质量与混合角方面的探测能力。
• 识别LEP对标汤质量的下限与LHC探测灵敏度阈值之间的差距。
• 证明利用再分析的LHC分析方法约束轻子数破坏型RPV模型中标汤扇区的可行性。

提出的方法

• 使用仅包含LL̄E算符的R-奇偶性破坏MSSM超势能，以模拟标汤粒子衰变为标准模型轻子的过程。
• 应用CheckMATE对现有LHC多轻子搜索（如ATLAS和CMS）进行再分析，以探测标汤粒子对产生过程。
• 对包括通过标汤混合角引入的混合效应在内的标汤产生与衰变过程进行详细模拟。
• 采用跑动重正化群演化方法，确定在RPV CMSSM框架下标汤质量与混合参数。
• 分析标汤分支比与寿命随RPV耦合常数与混合角的变化关系。
• 将所得LHC约束结果与LEP对标汤质量的下限进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 现有LHC多轻子搜索能否约束包含LL̄E算符的R-奇偶性破坏模型中的标汤粒子对产生？
• RQ2 在这些情形下，当前LHC数据可探测到的最大标汤质量是多少？
• RQ3 标汤混合角如何影响LHC对标汤信号探测的敏感度？
• RQ4 LEP对标汤质量的下限与LHC探测灵敏度阈值之间存在多大的差距？
• RQ5 在轻子数破坏型RPV模型中，再分析的LHC分析方法在多大程度上可约束标汤扇区？

主要发现

• 通过再分析的LHC多轻子搜索，标汤质量可被约束至345 GeV，具体取决于衰变模式与混合角。
• LEP对标汤质量的下限与LHC探测灵敏度阈值之间仍存在显著差距。
• LHC的探测灵敏度强烈依赖于标汤混合角与RPV耦合强度。
• 当通过CheckMATE进行再分析后，现有LHC分析首次为RPV LL̄E模型中的标汤质量提供了直接约束。
• 本研究表明，未来LHC数据可进一步缩小LEP与LHC对标汤质量限制之间的差距。
• 结果验证了再分析多轻子分析作为探测轻子数破坏型RPV模型中标汤扇区的可行工具。