[论文解读] The Beyond the Standard Model Working Group: Summary Report

G. Azuelos, G. Bélanger+27 more|NOT FOUND REPOSITORY (Indian Institute of Science Bangalore)|Apr 3, 2002

Evaluation and Performance Assessment被引用 4

一句话总结

本文总结了2001年莱斯侯克斯研讨会中‘标准模型之外’（BSM）工作组的成果，重点关注顶夸克能标对撞机对新物理的搜索，特别是超对称性（SUSY）、额外维度以及黑洞产生。研究提出，大截面、硬道直出轻子与光子、以及最小缺失能量的特征，使LHC及未来对撞机中的黑洞事件成为TeV能标量子引力的有希望信号，有望测量基本普朗克尺度和额外维度的数量。

ABSTRACT

Report of the "Beyond the Standard Model" working group for the Workshop `Physics at TeV Colliders', Les Houches, France, 21 May - 1 June 2001. It consists of 18 separate parts: 1. Preface; 2. Theoretical Discussion; 3. Numerical Calculation of the mSUGRA and Higgs Spectrum; 4. Theoretical Uncertainties in Sparticle Mass Predictions; 5. High Mass Supersymmetry with High Energy Hadron Colliders; 6. SUSY with Heavy Scalars at LHC; 7. Inclusive Study of MSSM in CMS; 8. Establishing a No-Lose Theorem for NMSSM Higgs Boson Discovery at the LHC; 9. Effects of Supersymmetric Phases on Higgs Production in Association with Squark Pairs in the Minimal Supersymmetric Standard Model; 10. Study of the Lepton Flavour Violating Decays of Charged Fermions in SUSY GUTs; 11. Interactions of the Goldstino Supermultiplet with Standard Model Fields; 12. Attempts at Explaining the NuTeV Observation of Di-Muon Events; 13. Kaluza-Klein States of the Standard Model Gauge Bosons: Constraints From High Energy Experiments; 14. Kaluza-Klein Excitations of Gauge Bosons in the ATLAS Detector; 15. Search for the Randall Sundrum Radion Using the ATLAS Detector; 16. Radion Mixing Effects on the Properties of the Standard Model Higgs Boson; 17. Probing Universal Extra Dimensions at Present and Future Colliders; 18. Black Hole Production at Future Colliders.

研究动机与目标

• 评估TeV能标对撞机在发现标准模型之外新物理的潜力，特别是超对称与额外维情景下的表现。
• 解决在探测高能标SUSY粒子与NMSSM希格斯玻色子时，面对复杂信号所面临的理论与实验挑战。
• 探索Kaluza-Klein态、轴子混合与黑洞产生作为量子引力探针的理论现象学。
• 开发工具与策略，以识别大质量、CP破坏或轻子味破坏场景下的信号。
• 评估通过未来对撞机中黑洞事件检验霍金辐射与量子引力效应的可行性。

提出的方法

• 利用TRUENOIR等蒙特卡罗事件生成器，集成于PYTHIA，模拟高能对撞机中黑洞的产生与衰变。
• 应用半经典论证与启发式衰变模型，估算黑洞截面与末态多重性。
• 在mSUGRA与MSSM框架下进行精确计算，使用FeynSSG v.1.0与SOFTSUSY预测超对称粒子与希格斯玻色子谱。
• 在CMS与ATLAS探测器中开展包容性分析，评估MSSM与NMSSM情景下的信号探测能力。
• 利用现有高能实验数据，分析Kaluza-Klein规范玻色子激发态的约束条件。
• 建立CP破坏相位与SUSY GUT中轻子味破坏对希格斯与费米子衰变影响的模型。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可通过LHC与CLIC中的黑洞产生探测大额外维度与TeV能标量子引力？
• RQ2 LHC与未来对撞机在发现大质量超对称粒子方面具有多大的探测能力？
• RQ3 能否将MSSM中希格斯玻色子发现的‘无损失定理’扩展至包含额外单态超场的NMSSM？
• RQ4 MSSM中CP破坏相位如何影响与squark对关联的希格斯玻色子产生？
• RQ5 黑洞衰变的可探测信号是什么？如何测量基本普朗克尺度与额外维度的数量？

主要发现

• 在LHC与VLHC中，黑洞产生在e/μ+X末态中达到最大值，对普朗克尺度的探测能力分别可达约9 TeV（n=2）与约50 TeV（n=7）。
• TRUENOIR蒙特卡罗生成器成功模拟了具有硬轻子、光子与喷注的高多重性黑洞事件，特征为热辐射衰变。
• 在CLIC中，对额外维度数量与基本普朗克尺度的统计灵敏度与LHC相当，且在更高黑洞质量下对弦效应的抑制更优。
• 对于5 TeV的CLIC对撞机，普朗克尺度的相对不确定度在n=2时约为1%，在n=7时上升至约48%，n的绝对不确定度在n=7时可达约2.0。
• 由于标准模型背景较低，LHC在e/μ+X通道中对黑洞的探测潜力高于γ+X通道。
• 黑洞事件表现出极高的末态多重性，可与典型QCD事件区分开来，有助于重建与背景抑制。