[论文解读] Strategy and performance of the CMS long-lived particle trigger program in proton-proton collisions at $\sqrt{s}$ = 13.6 TeV

CMS Collaboration|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2026

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一句话总结

本论文记录了 CMS Run 3 长寿命粒子（LLP）触发计划，阐述了新的 LLP 触发器、它们在 2022–2024 数据中的性能，以及在不同探测器信号下的效率基准。

ABSTRACT

In the physics program of the CMS experiment during the CERN LHC Run 3, which started in 2022, the long-lived particle triggers have been improved and extended to expand the scope of the corresponding searches. These dedicated triggers and their performance are described in this paper, using several theoretical benchmark models that extend the standard model of particle physics. The results are based on proton-proton collision data collected with the CMS detector during 2022$-$2024 at a center-of-mass energy of 13.6 TeV, corresponding to integrated luminosities of up to 123 fb$^{-1}$.

研究动机与目标

• 通过概述超出标准模型的长寿命粒子理论动机，激发对 LLP 的搜索。
• 描述与 LLP 触发相关的 CMS 探测器、触发系统，以及离线/在线重构。
• 给出新的 Run 3 LLP 触发算法及其数据/MC 效率。
• 评估跨越不同探测器信号的 LLP 触发的互补覆盖范围。
• 讨论在 HL-LHC 条件下 LLP 触发的前景。

提出的方法

• 描述 CMS 探测器和触发架构，包括一级触发（L1T）和高等级触发（HLT）的基础。
• 详细说明离线与在线重建的差异，强调位移对象重建。
• 按信号类型（追踪器、能量沉积计、μ子）总结新的 Run 3 LLP 触发算法。
• 比较数据与仿真，以评估 LLP 基准的触发效率。
• 提供跨信号比较，以在同位区绘制互补的 LLP 接受率。

Figure 1: Schematic view in the $R$ - $z$ plane of a CMS detector quadrant at the start of Run 3, with the axis parallel to the beam ( $z$ ) running horizontally and the radius ( $R$ ) increasing upward. The nominal interaction point (IP) is in the lower left corner. The locations of the various muo

实验结果

研究问题

• RQ1 在 CMS Run 3 中，追踪器、能量沉积计和 μ 子系统中，哪些 LLP 信号可以被高效触发？
• RQ2 这些 LLP 触发器的效率在数据与仿真之间的对比如何？
• RQ3 不同探测器同位区中，不同 LLP 触发的互补覆盖范围如何？
• RQ4 LLP 触发将如何适应 HL-LHC 条件？
• RQ5 来自 Run 3 升级（例如 GPU、mkFit）在 LLP 触发方面的实际性能提升有哪些？

主要发现

• Run 3 引入多种新的 LLP 触发，覆盖基于追踪器、基于能量沉积计和基于 μ 子的方法。
• 在若干基准模型下，LLP 触发效率对数据与仿真进行了量化，性能较 Run 2 有所提升。
• GPU 支持的重建和 mkFit 跟踪查找减少事件处理时间，并提升位移对象重建能力。
• 基于像素顶点的 HLT 与像素轨迹改进扩展了对位移信号的灵敏度。
• 位移喷注、τ子、光子和二重μ子触发在不同 LLP 衰变拓扑中显示互补的接受性。
• 没有单一 LLP 触发占据主导地位；组合触发在 CMS 探测器中对 LLP 信号提供广泛覆盖。

Figure 2: The offline standard tracking efficiency during Run 3 (left) for different tracking iterations, as a function of simulated radial position of the track production vertex. The overall standard tracking efficiency at the HLT during Run 3 (right), as a function of the simulated radial positio