[论文解读] Search for Higgs, Leptoquarks, and Exotics at Tevatron

Song Ming Wang|ArXiv.org|May 26, 2004

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本论文利用 √s = 1.96 TeV 下的质子-反质子对撞数据（积分亮度为 200 pb⁻¹），对标准模型希格斯玻色子、轻子夸克及奇异粒子进行了更新后的搜索。尽管未观测到信号，该研究在 95% 置信水平下设定了严格的限制：希格斯玻色子的产生截面、轻子夸克质量高于 240 GeV，以及 GMSB 超对称模型中 Λ > 78.8 TeV，显著优于 Run 1 的约束结果。

ABSTRACT

This paper reviews some of the most recent results from the CDF and DZERO experiments on the searches for Standard Model and Non-Standard Model Higgs bosons, and other new phenomena at the Tevatron. Both experiments examine data from proton anti-proton collision at sqrt{s} = 1.96 TeV, of integrated luminosity ~200$ pb**-1 (per experiment), to search for Higgs predicted in the Standard Model and beyond Standard Model, supersymmetric particles in the Gauge Mediated Symmetry Breaking scenario, leptoquarks, and excited electrons. No signal was observed, and limits on the signatures and models are derived.

研究动机与目标

• 利用 CDF 实验的 162 pb⁻¹ 数据，搜索与 W 玻色子联合产生（W±H → lνbb̄）的标准模型希格斯玻色子。
• 在 MSSM 中探测高 tanβ 情形下中性希格斯玻色子衰变为 bb̄ 对的过程，通过与 b 夸克的联合产生进行研究。
• 利用 DO 实验的 191 pb⁻¹ 数据，搜索非标准模型希格斯玻色子衰变为二光子的过程，在费米ophobic 和 Topcolor 模型中进行。
• 利用 DO 实验的 131 pb⁻¹ 数据，对标量轻子夸克对产生在 bb̄ 最终态中设定限制。
• 通过单光子加缺失横向动量的衰变道，搜索规范介导超对称（GMSB）的信号，并通过 e*e → eγ 最终态对激发电子的复合性进行约束。

提出的方法

• CDF 和 DO 实验利用 √s = 1.96 TeV 的质子-反质子对撞数据（积分亮度约 200 pb⁻¹），对新物理的稀有末态进行搜索。
• 信号选择通过识别孤立轻子（e, μ）、喷注（特别是 b 识别喷注）、光子、大缺失横向动量（E_T/）以及不变质量重建来实现。
• 通过控制样本和蒙特卡罗模拟估算来自 QCD 多喷注、顶夸克对和 Drell-Yan 过程的背景。
• 通过在不同通道中对横动量、赝快度（|η| < 1.1）以及 E_T/ > 20–40 GeV 施加切割，对信号区域进行优化。
• 使用轮廓似然方法在 95% 置信水平下设定限制，系统不确定性主要来自光子误识别和 b 识别效率。
• 对 GMSB 模型的理论截面在 leading order 下进行计算，并通过 K 因子修正以考虑高阶 QCD 效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 对于质量低于 135 GeV 的希格斯玻色子，W±H 产生截面乘以分支比的 95% 置信水平上限是多少？
• RQ2 在高 tanβ 情形下，MSSM 中性希格斯玻色子衰变为 bb̄ 对的 tanβ 与 m_A 参数空间中被排除的区域是什么？
• RQ3 在费米ophobic 和 Topcolor 模型中，希格斯玻色子衰变为二光子的 95% 置信水平限制是多少？
• RQ4 对于第一代和第二代标量轻子夸克，在 bb̄ 最终态中轻子夸克质量的下限是多少？
• RQ5 在接触相互作用和规范介导相互作用模型中，复合尺度 Λ 和激发电子质量 M_e* 的 95% 置信水平限制是什么？

主要发现

• 在 W±H → lνbb̄ 通道中未观测到信号；报告了希格斯质量函数关系的 95% 置信水平上限截面乘以分支比，但由于统计限制，未设定质量上限。
• 基于 131 pb⁻¹ 数据，DO/ 实验在 bb̄ 最终态中以 95% 置信水平排除了质量低于 240 GeV 的标量轻子夸克。
• 对于第二代标量轻子夸克，DO/ 基于 104 pb⁻¹ 数据设定了 95% 置信水平的质量下限 M > 186 GeV。
• 在 GMSB 超对称搜索中，DO/ 利用 185 pb⁻¹ 数据得出了 95% 置信水平下 Λ > 78.8 TeV 的下限，对应 M_χ̃⁰₁ > 105 GeV 和 M_χ̃±₁ > 191 GeV。
• CDF 独立的 GMSB 分析利用 202 pb⁻¹ 数据得出了 95% 置信水平下 Λ > 68 TeV 的限制，对应 M_χ̃⁰₁ > 93 GeV 和 M_χ̃±₁ > 168 GeV。
• 对于激发电子，推导出了在 M_e*/Λ 与 M_e* 平面（接触相互作用）和 f/Λ 与 M_e* 平面（规范介导）中的 95% 置信水平排除区域，且在 eγ 不变量质量谱中未观测到共振峰。