[论文解读] Supersymmetry Searches at the Tevatron and the LHC Collider Experiments

X. Portell Bueso|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2011

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 6

一句话总结

本文综述了截至2011年8月在费米实验室的Tevatron和大型强子对撞机（LHC）上进行的超对称（SUSY）寻找工作，重点分析了R-宇称守恒（RPC）和R-宇称破坏（RPV）情形。尽管在多种末态中进行了广泛分析，但未观测到与标准模型（SM）的显著偏离，从而对SUSY参数空间施加了严格的新限制，特别是对胶微子、标夸克以及RPV耦合的限制，显著约束了可行的模型。

ABSTRACT

This document is a brief review of some of the most relevant searches for Supersymmetry carried out at the Tevatron and the LHC collider experiments, until the end of August 2011. Different final states covering R-parity conserving and violating scenarios have been scrutinized and no significant deviation from the Standard Model has been observed. As a result, new limits on the Supersymmetry parameter space have been established.

研究动机与目标

• 总结截至2011年8月在Tevatron和LHC对撞机实验中进行的最相关的超对称寻找工作。
• 基于R-宇称守恒和破坏情形，呈现SUSY参数空间的最新约束。
• 强调Tevatron和LHC实验在覆盖多样化SUSY末态和质量范围方面的互补性。
• 利用ATLAS、CMS、CDF和DØ合作组的数据，建立SUSY粒子质量与耦合的新排除极限。
• 评估这些结果对自然性以及关键SUSY模型（如CMSSM和GMSB）可行性的影响。

提出的方法

• 利用大缺失横向能量（E_T^miss）和末态中是否存在轻子的喷射多重性，分析R-宇称守恒（RPC）SUSY信号。
• 采用m_eff变量（喷射横向动量与E_T^miss的标量和）以增强对多样化SUSY模型的敏感性。
• 应用数据驱动技术以建模QCD多喷射背景，该背景在高喷射、低轻子末态中占主导。
• 使用运动学重建技术识别6喷射末态中的3喷射共振态，以减少RPV寻找中的组合背景。
• 对eμ末态实施不变质量重建，以在RPV情形下搜索标量τ中微子衰变产生的共振态。
• 将观测到的限制转化为RPV耦合（如λ′_311）与轻子质量参数空间中的排除轮廓，结合DØ和ATLAS的结果。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Tevatron和LHC上，探测R-宇称守恒超对称的最敏感末态是什么？
• RQ2 LHC和Tevatron实验如何在约束SUSY参数空间方面实现互补？
• RQ3 在R-宇称守恒情形下，胶微子和标夸克质量的当前排除极限是什么？
• RQ4 从标量τ中微子寻找中，对R-宇称破坏耦合（特别是λ′_311和λ_312）的约束是什么？
• RQ5 如3喷射共振态等RPV寻找结果，如何影响特定SUSY模型的可行性？

主要发现

• ATLAS利用1.04 fb⁻¹的数据，在m_eff > 1000 GeV区域排除了低于400 GeV的胶微子质量，未观测到显著过量。
• CDF利用3.2 fb⁻¹的数据，在3喷射共振态寻找中排除了低于144 GeV的RPV胶微子质量，在顶夸克质量附近存在2σ过量。
• CMS利用35 pb⁻¹的数据，在200至280 GeV之间排除了RPV胶微子质量，在380 GeV处存在1.9σ过量。
• DØ在标量τ中微子衰变的eμ不变质量分布中未发现共振峰，对低于100 GeV质量的λ′_311耦合设定了限制。
• ATLAS排除了质量低于100 GeV的标量τ中微子衰变为eμ且λ′_311耦合高于0.01的情况，其灵敏度高于DØ，可延伸至更高质量区域。
• DØ与ATLAS的联合结果完整覆盖了λ′_311与m_ν̃τ参数空间，排除了大耦合与低质量区域。