[论文解读] Report of the Beyond the MSSM Subgroup for the Tevatron Run II SUSY/Higgs Workshop

S. Ambrosanio, Howard Baer+31 more|ArXiv.org|Jun 15, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文探讨了超出最小超对称标准模型（MSSM）的非最小超对称模型，重点关注扩展的规范对称性、R-奇偶性破坏以及具有非标准软对称性电荷破坏参数的引力中介超对称性破缺。研究表明，这些模型在塔夫特龙对撞机上的发现前景截然不同，其中E6启发的Z′模型中的规范动能混合显著改变了搜索范围，并使模型区分变得更加复杂，即使使用了多个可观测量。

ABSTRACT

There are many low-energy models of supersymmetry breaking parameters which are motivated by theoretical and experimental considerations. Here, we discuss some of the lesser-known theories of low-energy supersymmetry, and outline their phenomenological consequences. In some cases, these theories have more gauge symmetry or particle content than the Minimal Supersymmetric Standard Model. In other cases, the parameters of the Lagrangian are unusual compared to commonly accepted norms (e.g., Wino LSP, heavy gluino LSP, light gluino, etc.). The phenomenology of supersymmetry varies greatly between the different models. Correspondingly, particular aspects of the detectors assume greater or lesser importance. Detection of supersymmetry and the determination of all parameters may well depend upon having the widest possible view of supersymmetry phenomenology.

研究动机与目标

• 探索扩展至最小超对称标准模型（MSSM）之外的低能超对称模型，包括具有额外规范对称性的模型或具有非标准软对称性电荷破坏参数的模型。
• 评估在广泛超出MSSM的场景下，升级后的塔夫特龙对撞机对超对称性的发现潜力。
• 评估规范动能混合（GKM）对E6启发模型中Z′玻色子耦合及搜索范围的影响。
• 研究在具有相似信号特征的模型之间（如左右对称模型与基于E6的Z′模型）进行区分所面临的挑战。
• 强调在GKM引起的参数简并背景下，使用多个可观测量（如Pτ、Rbl、Afb）进行模型区分的重要性。

提出的方法

• 分析具有扩展物质内容和规范结构的超对称模型，包括R-奇偶性破坏和非统一软对称性电荷破坏参数的模型。
• 应用跑动方程（RGEs）计算E6启发模型中不完整GUT表示在GUT尺度以下的规范动能混合（GKM）参数δ和λ。
• 通过在θ、δ和λ参数上的蒙特卡洛扫描，确定E6 Z′耦合的允许参数空间及其现象学后果。
• 使用Drell-Yan产生过程评估塔夫特龙对撞机中Z′玻色子的发现范围，同时考虑GKM效应，并假设亮度分别为2 fb⁻¹和30 fb⁻¹。
• 通过Pτ、Rbl和Afb等可观测量比较不同基准模型（如A、B、L、U、SM耦合、W3）的预测，以评估其可区分性。
• 在现象学分析中考虑轻量级 gravitino LSP及非标准LSP（如wino、重或轻量级胶子微子）的影响。

实验结果

研究问题

• RQ1 在塔夫特龙对撞机上，E6启发模型中的规范动能混合效应如何改变Z′玻色子的耦合特性及其可探测性？
• RQ2 非最小软-SUSY破坏参数和扩展规范规范场如何改变塔夫特龙对撞机上超对称性的发现潜力？
• RQ3 对于具有相似信号特征的模型（如左右对称模型与基于E6的Z′模型），是否可以通过多个高精度测量实现区分？
• RQ4 在存在GKM的情况下，Z′玻色子的有效搜索范围是多少，特别是对对轻子非耦合的Z′玻色子？
• RQ5 在GKM引起的参数简并背景下，引入多个可观测量（Pτ、Rbl、Afb）如何提升模型区分能力？

主要发现

• 在E6启发模型中，规范动能混合（GKM）改变了Z′耦合，导致一个非平凡的参数空间，其中δ在单圈水平下范围为-0.286至0.250。
• 在λ=0.862且δ=-0.286的η型E6模型中，Z′玻色子的最坏情况搜索范围为2 fb⁻¹时482 GeV，30 fb⁻¹时736 GeV，显著低于朴素预期。
• 原本在搜索范围中因Z′不与轻子耦合而形成的‘轻子非耦合空洞’由于GKM效应而消失，但当与u夸克的耦合消失时，搜索范围出现一个凹陷。
• 在GKM影响下，E6模型的参数空间在θ–δ–λ空间中扩展为大范围区域，与左右对称模型及SM耦合的Z′模型产生显著重叠。
• 即使使用全部三个可观测量（Pτ、Rbl、Afb），E6模型与左右对称模型之间的区分依然困难，且SM耦合的Z′模型与E6模型变得不可区分。
• 本分析强调，多个高精度测量对于模型区分至关重要，因为单通道搜索（如Drell-Yan）在存在GKM时可能失效。