[论文解读] Results on searches beyond the Standard Model at HERA

D. Boscherini|ArXiv.org|May 30, 2002

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文报告了HERA上H1与ZEUS合作组的结果，通过接触相互作用、轻子夸克、R-宇称破坏的超夸克、激发费米子以及单顶夸克产生，搜索标准模型之外的新物理。未发现新物理的证据；设定了严格限制，复合尺度被排除在5 TeV以上，大额外维中的有效普朗克尺度在95%置信水平下被排除在约0.8 TeV以下。

ABSTRACT

Signals of physics beyond the Standard Model at HERA have been searched for by the H1 and ZEUS collaborations. Results are reported about searches of contact interaction effects, leptoquarks, R-parity violating squarks, excited fermions and single top production. The analyses used the data set collected during the HERA phase I, consisting in about 110 (15) pb^{-1} of e^+p (e^-p) collisions per experiment. No evidence for new physics has been found and limits have been set on the parameters of the models considered.

研究动机与目标

• 利用HERA上e⁺p和e⁻p碰撞的深度非弹性散射数据，搜索标准模型之外的新物理。
• 约束接触相互作用、轻子夸克、激发费米子以及R-宇称破坏的超夸克等新物理模型。
• 研究通过味改变的中性流在HERA上产生单顶夸克的可能性。
• 通过结合高亮度HERA数据中H1与ZEUS实验的数据，提高对新物理的探测灵敏度。
• 在各种新物理模型中，设定耦合尺度和有效质量参数的竞争力限制。

提出的方法

• 利用HERA第一阶段的110 pb⁻¹ e⁺p和15 pb⁻¹ e⁻p数据，基于深度非弹性散射运动学进行分析。
• 使用有效场论通过四费米子算符建模接触相互作用，以耦合强度和复合尺度Λ为参数。
• 应用角分布（通过非弹性度y）以区分轻子夸克信号与标准模型DIS背景。
• 通过截断横动量（PT）和不变质量，执行事例选择，以隔离潜在的新物理信号。
• 使用95%置信水平（CL）排除限值约束模型参数，包括大额外维模型中的有效普朗克尺度MS。
• 结合H1与ZEUS在轻子衰变和强子衰变通道中的结果，提高对异常顶夸克耦合的探测灵敏度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在深度非弹性散射的高-Q²区域是否存在偏离，表明标准模型之外的新物理？
• RQ2 轻子夸克或R-宇称破坏的超夸克是否可在HERA的e⁺p和e⁻p碰撞中产生并被探测到？
• RQ3 电子与夸克之间接触相互作用的复合尺度Λ的限制是什么？
• RQ4 在HERA上单顶夸克产生过程中是否存在激发费米子或异常顶夸克耦合的证据？
• RQ5 HERA结果与LEP和Tevatron在高能标下探测新物理方面的结果相比如何？

主要发现

• 在所有搜索通道中均未观测到新物理的证据，包括接触相互作用、轻子夸克、激发费米子以及单顶夸克产生。
• 对于矢量-矢量接触相互作用，复合尺度Λ的限制在95% CL下超过5 TeV，与LEP和Tevatron的限制相当。
• 在大额外维模型中，有效普朗克尺度在95% CL下被排除在约0.8 TeV以下。
• 根据轻子夸克质量，导出了轻子夸克Yukawa耦合的排除限值，未观测到信号。
• H1在轻子单顶通道中观测到5个事例的过量（预期1.8个），而ZEUS未发现过量（预期0.96个），与标准模型一致。
• 对轻子与强子通道的联合分析，设定了磁耦合在光子-顶夸克顶点（κtuγ）和Z-顶夸克顶点的向量耦合（VZ）的竞争力95% CL限值，与LEP和Tevatron结果相当或更优。