[论文解读] Testing the AMSB Model via $e^+e^- \ o \ ilde{\\chi}^{+} \ ilde{\\chi}^{-} {\\gamma}$

Amitava Datta, S. Maity|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2001

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 3

一句话总结

本文研究了在下一次线性对撞机（NLC）上，通过 e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ 过程探测最小异常介导超对称性破坏（mAMSB）模型中近乎不可见的带电sparticle的发现潜力。利用运动学截断和极化束流，证明在 √s = 500 GeV 下，所有胶子质量低于 1 TeV 的允许参数空间均可被探测，且通过带电sparticle与 sleptons 的质量测量，可直接检验真空稳定性。

ABSTRACT

The possibility of detecting the signature of a nearly invisible charged wino ($\\CH$) decaying into a soft pion and the LSP ($\\LSP$), predicted by the Anomaly Mediated Symmetry Breaking model, via the process $e^+e^- \ o \ ilde{\\chi}^+ \ ilde{\\chi}^- \\gamma$ at the Next Linear Collider has been explored. Using the recenty, proposed bounds on slepton and wino masses derived from the condition of stability of the electroweak symmetry breaking vacuum and employing some standard kinematical cuts to supress the background, we find that almost the whole of the allowed parameter space with the slepton mass less than 1 TeV, can be probed at $\\sqrt{s}$ = 500 GeV. Determination of the slepton and the chargino masses from this signal is a distinct possiblity. Any violation of the above mass bounds will suggest that the standard vacuum is unstable and we are leaving in a false vacuum.

研究动机与目标

• 评估在下一次线性对撞机上，mAMSB 模型中近乎不可见带电sparticle的发现潜力。
• 确定通过 e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ 过程，所有胶子质量低于 1 TeV 的允许参数空间是否可被探测。
• 探讨从 γχ̃⁺χ̃⁻ 信号中测量带电sparticle与 sleptons 质量的可行性，作为检验真空稳定性的手段。
• 评估极化电子束在提升信号灵敏度及区分 mAMSB 模型与其他模型方面的作用。

提出的方法

• 在 √s = 500 GeV 下分析 e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ 过程，重点关注末态中包含一个光子和两个近乎不可见带电sparticle的衰变。
• 应用标准运动学截断以抑制标准模型背景，同时保留来自长寿命带电sparticle衰变为 LSP 和软 π 粒子的信号。
• 利用 mAMSB 模型中带电sparticle与 LSP 质量近乎 degenerate 的预测（χ̃± 与 χ̃⁰₁），支持带电sparticle近乎不可见衰变模式 χ̃± → χ̃⁰₁π± 的合理性。
• 考虑带电sparticle衰变长度与影响参数分布，评估其在顶点探测器中的可探测性。
• 评估极化束流在小胶子质量下增强信号截面的潜力，利用 t-通道图抑制机制。
• 依赖电弱真空稳定性理论约束来限制允许参数空间，尤其对胶子与带电sparticle质量施加限制。

实验结果

研究问题

• RQ1 在 √s = 500 GeV 下，通过 NLC 上的 e⁺e⁻ → γχ̃⁺χ̃⁻ 过程，能否探测到 mAMSB 模型中近乎不可见的带电sparticle？
• RQ2 在现实运动学截断下，胶子质量 m̃l < 1 TeV 的允许参数空间中，有多少比例可被探测？
• RQ3 能否从 mZ⋆ 分布与总截面中测量出带电sparticle与胶子的质量？
• RQ4 在 mAMSB 模型中，使用极化束流如何增强对轻胶子的信号灵敏度？
• RQ5 若违反由真空稳定性推导出的理论质量约束，对电弱真空稳定性意味着什么？

主要发现

• 在 √s = 500 GeV 下，所有胶子质量低于 1 TeV 的允许参数空间均可被探测，信号截面范围为 5.71 fb 至 123.12 fb，具体取决于 m₀ 与 tanβ。
• 当 m₀ = 1 TeV 时，带电sparticle质量最高可达 219 GeV，可在 √s = 500 GeV 下被探测，当 m̃χ± > 219 GeV 时，信号截面降为零。
• 当 m̃χ± = 219 GeV 时，影响参数分布显示在 b ≈ 4.5 mm 处存在明显峰值，表明可探测到位移顶点。
• 当 √s = 1000 GeV 且 m̃χ± = 263 GeV 时，衰变长度分布显示显著尾部延伸至数毫米，表明可在顶点探测器中探测到。
• 当 m̃χ± = 100–200 GeV 时，mZ⋆ 分布表现出清晰的峰结构，支持带电sparticle质量的重建。
• 若违反由真空稳定性推导出的理论质量约束，意味着电弱真空处于亚稳态，表明我们可能处于一个虚假真空之中。