[论文解读] Search for squarks and gluinos with the ATLAS detector in final states with jets and missing transverse momentum using 20.3 $fb^{-1}$ of $\sqrt{s}$ = 8 TeV proton-proton collision data

M. Marjanović|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用 81

一句话总结

本ATLAS研究基于20.3 fb⁻¹的数据，在√s = 8 TeV的质子-质子碰撞中搜索超对称的标夸克和胶微子，聚焦于具有喷胶和缺失横向动量的事件，同时屏蔽轻子。未观测到显著过量，因此在R-奇偶性守恒且轻希格斯粒子为中性LSP的简化模型中，胶微子质量的排除极限为1330 GeV，标夸克质量的排除极限为850 GeV。

ABSTRACT

Weak scale supersymmetry is one of the best motivated and studied Standard Model extensions. It predicts the existence of new heavy coloured particles called squarks and gluinos which are the supersymmetric partners of the quarks and gluons, respectively. The poster summarises results on inclusive searches for supersymmetric squarks and gluinos in events containing jets and missing transverse momentum without leptons. The searches use the full data sample recorded in 2012 at $\sqrt{s}$=8~TeV centre-of-mass energy by the ATLAS experiment at the LHC.

研究动机与目标

• 在排除轻子以确保与其他ATLAS搜索正交性的喷胶和缺失横向动量末态中，搜索超对称的标夸克和胶微子。
• 通过在R-奇偶性守恒条件下对标夸克和胶微子质量设置限制，约束弱尺度超对称模型。
• 通过采用全面的信号区与控制区策略，扩展超对称参数空间中的排除范围。
• 利用正交验证区验证背景估计，确保对系统不确定性具有鲁棒性。
• 在简化模型和mSUGRA情景中解释结果，为超对称参数空间提供最新约束。

提出的方法

• 本分析使用ATLAS探测器在2012年采集的20.3 fb⁻¹的√s = 8 TeV质子-质子碰撞数据。
• 选择至少2–6个喷胶且E_T^miss > 160 GeV的事件，并通过屏蔽孤立电子和μ子来抑制轻子丰富的背景。
• 基于喷胶多重性和运动学变量（包括有效质量m_eff）定义信号区（SRs），以增强信号的区分能力。
• 每个SR使用四个正交控制区（CRs）来估计主要的SM背景（Z+jets、W+jets、t¯t、多喷胶），CRs的选择旨在最小化信号污染。
• 通过似然函数拟合获得背景估计，使用缩放公式：N(SR, scaled) = N(CR, obs) × [N(SR, unscaled)/N(CR, unscaled)]。
• 使用验证区（VRs）交叉检验背景估计，观测到的产额在1σ范围内与预期一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 在假设R-奇偶性守恒且轻希格斯粒子为中性LSP的简化模型中，标夸克和胶微子质量的排除极限是多少？
• RQ2 喷胶多重性和有效质量（m_eff）在区分超对称信号与SM背景方面的有效性如何？
• RQ3 控制区在信号区中对SM背景的估计准确程度如何，且信号污染最小化到何种程度？
• RQ4 结果如何约束具有简并超粒子质量及特定参数（tanβ = 30，A₀ = -2m₀，μ > 0）的mSUGRA模型？
• RQ5 该搜索对胶微子对产生中长衰变链和高多重性喷胶末态的灵敏度如何？

主要发现

• 在任何信号区均未观测到事件的显著过量，表明数据与标准模型背景预期一致。
• 在胶微子解耦的简化模型中，当最轻中性ino为无质量时，胶微子质量的排除极限达到1330 GeV。
• 在胶微子解耦的轻味标夸克对产生模型中，当存在8个简并标夸克时，标夸克质量的排除极限达到850 GeV。
• 在胶微子对产生并通过顶夸克衰变的模型中（m_~t = 400 GeV），胶微子质量的排除极限达到1110 GeV。
• 在tanβ = 30、A₀ = -2m₀且μ > 0的mSUGRA模型中，质量相等的标夸克和胶微子在质量低于1650 GeV时被排除。
• 验证区显示，观测到的事件产额在1σ范围内与背景预期一致，支持背景估计的可靠性。