[论文解读] Supersymmetry: Experimental Status

K. A. Ulmer|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 5被引用 5

一句话总结

本文综述了大型强子对撞机（LHC）Run 1阶段在8 TeV能量下，基于CMS和ATLAS合作组的数据，对超对称性（SUSY）实验状态的总结，涵盖多种末态的包容性和专门性搜索。尽管在喷子+缺失能量、轻子末态及同号双轻子末态中进行了广泛分析，未观测到与标准模型预期显著偏离的信号，因此对胶球子对产生过程的排除极限达到1.3 TeV，其他SUSY模型也获得了类似限制。目前正利用早期调试数据为13 TeV的Run 2搜索做准备，数据显示与模拟结果高度一致。

ABSTRACT

This talk presents results from the CMS and ATLAS Collaborations from searches for physics beyond the Standard Model motivated by supersymmetry from Run 1 of the LHC. Representative searches are described to illustrate the diverse nature of the search program in both background estimation techniques and final state topologies. The status of preparation for Run 2 searches at 13 TeV is also presented.

研究动机与目标

• 总结大型强子对撞机（LHC）8 TeV能量下Run 1阶段后超对称性（SUSY）的实验状态，重点介绍CMS和ATLAS合作组的结果。
• 展示涵盖多种末态（包括喷子+缺失能量、轻子末态及同号双轻子末态）的包容性和针对性SUSY搜索策略的横截面。
• 评估利用数据驱动控制区域和模拟相结合的背景估计技术的灵敏度与鲁棒性，以减少对蒙特卡洛预测的依赖。
• 通过简化模型和pMSSM评估SUSY参数空间的全局排除情况，识别仍存在的可行点。
• 报告13 TeV早期调试阶段的结果，确认触发器和背景建模性能，为即将开展的Run 2 SUSY搜索提供支持。

提出的方法

• 包容性搜索采用MET、HT及b夸克喷注数量的多维分箱方法，以最大化对各类SUSY信号的敏感度。
• 背景估计采用数据驱动的控制区域：单轻子区域用于t\bar{t}和W+jets，双轻子区域用于Z+jets，以及QCD多喷注事件的运动学侧带。
• 通过数据控制样本中确定‘假轻子率’来测量非本征轻子贡献，从而降低对模拟的依赖。
• 在MET、HT及b夸克喷注计数的多个分箱中定义信号区域，以确保对各类SUSY模型的广泛敏感性。
• 通过在95%置信水平下将观测到的事件产额与标准模型预测进行比较，推导简化模型的排除极限。
• 使用19个自由参数对pMSSM进行扫描，若某一点与任何13 TeV或8 TeV的搜索结果冲突，则判定为被排除。

实验结果

研究问题

• RQ1 在包含顶夸克或底夸克的末态中，胶球子对产生过程的当前实验排除极限是多少？
• RQ2 在SUSY搜索中，数据驱动的背景估计技术在多大程度上减少了对蒙特卡洛模拟的依赖？
• RQ3 早期13 TeV调试数据在多大程度上验证了触发器和背景建模在Run 2 SUSY搜索中的性能？
• RQ4 在综合多个Run 1 SUSY搜索约束后，pMSSM参数空间中哪些区域仍为可行？
• RQ5 在喷子+缺失能量、轻子衰变的W/Z及同号双轻子末态中的包容性搜索策略，如何共同约束SUSY参数空间？

主要发现

• 在Run 1数据中，任何包容性或专门性SUSY搜索末态均未观测到超过标准模型预期的显著事件过剩。
• 当LSP质量较轻时，胶球子对产生并衰变为两个顶夸克的模式在胶球子质量达1.3 TeV时被排除。
• 当LSP质量较轻时，胶球子对产生并衰变为两个底夸克的模式在胶球子质量达约1.2 TeV时被排除。
• 同号双轻子搜索显示数据与模拟结果高度一致，未发现显著信号，支持非本征轻子建模的鲁棒性。
• 早期13 TeV调试数据显示，关键SUSY敏感变量（包括MET、HT及隔离分布）的数据与蒙特卡洛模拟结果高度一致。
• pMSSM扫描结果表明，低质量SUSY点更可能被排除，且综合Run 1结果已排除了大量胶球子和超轻子产生点。