[论文解读] SUSY Without Prejudice at the 7 and 8 TeV LHC: Gravitino LSPs

M. Cahill-Rowley, JoAnne L. Hewett+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 29, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 4被引用 11

一句话总结

本研究利用ATLAS SUSY搜索分析，评估了在7和8 TeV下，LHC对具有引力子LSP的唯象MSSM（pMSSM）的敏感度。尽管引力子模型中缺失横向能量（MET）减少，但长寿命的NLSP显著提升了模型覆盖范围，使LHC在排除pMSSM参数空间方面比中性子LSP情景更有效。

ABSTRACT

We have examined the capability of the LHC, running at both 7 and 8 TeV, to explore the 19(20)-dimensional parameter space of the pMSSM with neutralino(gravitino) LSPs and soft masses up to 4 TeV employing the ATLAS SUSY analysis suite. Here we present some preliminary results for the gravitino model set, following the ATLAS analyses whose data were publically available as of mid-September 2012. We find that the impact of the reduced MET, resulting from models with gravitino LSPs on sparticle searches is more than off-set by the detectability of the many possible long-lived NLSPs.

研究动机与目标

• 利用ATLAS SUSY搜索结果，评估LHC在7和8 TeV下探测20维pMSSM参数空间中具有引力子LSP的模型能力。
• 在pMSSM框架下，比较引力子LSP与中性子LSP情景下的模型排除覆盖范围。
• 评估126 GeV希格斯玻色子质量约束对两种LSP情景下模型可行性的影。
• 研究长寿命NLSP在MET减少的情况下如何增强排除能力。
• 量化各种ATLAS搜索通道——尤其是MET、多轻子、重味、长寿命粒子搜索——对引力子模型集的有效性。

提出的方法

• 使用修改后的PGS蒙特卡罗工具，基于公开的ATLAS背景估计和基准模型，模拟ATLAS SUSY搜索信号。
• 重现了关键的ATLAS分析，包括2-6个喷注、多喷注、1轻子、同电荷双轻子、重味及多轻子搜索，覆盖7和8 TeV两种能量。
• 构建了包含引力子LSP的20参数pMSSM模型集，整合了宇宙学约束和精细调节考量。
• 依次应用LHC搜索约束，包括基于MET的搜索、长寿命粒子搜索、HSCP、消失轨迹及稀有衰变搜索。
• 利用希格斯玻色子质量约束 $m_h = 126 \pm 3$ GeV，定义用于对比分析的模型子集。
• 比较不同搜索类型和质心系能量下的模型排除比例，量化引力子与中性子LSP情景之间的覆盖差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在7和8 TeV下，LHC对具有引力子LSP的pMSSM模型与具有中性子LSP的模型相比，其排除能力如何？
• RQ2 在MET减少的情况下，引力子LSP情景中的长寿命NLSP在多大程度上提升了模型覆盖范围？
• RQ3 126 GeV的希格斯玻色子质量约束如何影响具有引力子LSP的pMSSM模型的可行性？
• RQ4 ATLAS搜索通道中，哪一种——基于MET、多轻子、重味或长寿命粒子搜索——对引力子LSP模型最有效？
• RQ5 质心系能量（7 vs. 8 TeV）对模型排除有何影响，特别是对压缩谱情形？

主要发现

• 在8 TeV下，'普通'基于MET的ATLAS搜索排除了28.69%的完整引力子LSP模型集，而7 TeV下为19.44%。
• 8 TeV下的多喷注和同电荷双轻子搜索对引力子模型的排除效果显著优于中性子模型，分别排除了4.13%和11.50%的模型。
• 长寿命超对称粒子搜索，特别是HSCP和消失轨迹搜索，对模型覆盖的贡献显著，足以抵消引力子模型中MET减少的影响。
• 由于轻希格斯ino NLSP更常见且第三代标量夸克更轻，多轻子和重味搜索对引力子LSP更有效。
• 希格斯玻色子质量约束 $m_h = 126 \pm 3$ GeV使模型覆盖平均仅减少约1.5个百分点，且在引力子模型集中的退化程度低于中性子模型情况。
• 约1300个模型在7 TeV下被排除但在8 TeV下仍可行，表明排除敏感度具有能量依赖性。