[论文解读] The Higgsino-Singlino World

Jong Soo Kim, Tirtha Sankar Ray|arXiv (Cornell University)|May 14, 2014

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 23被引用 1

一句话总结

本文研究了一个次最小超对称模型，其中希格斯ino为次轻量级超对称粒子，单态ino为最轻量级，提出了一种具有改进电弱精确度的可行暗物质候选者。在√s = 14 TeV和300 fb⁻¹亮度的LHC下，希格斯ino通过轻子衰变模式衰变为三个孤立轻子和缺失横向能量，产生三轻子信号；本研究在该信号模型下，给出了希格斯ino-单态ino质量平面上的排除区域。

ABSTRACT

We consider light higgsinos and singlinos in the next-to-minimal supersymmetric Standard Model at the Large Hadron Collider. We assume that the singlino is the lightest supersymmetric particle and that the higgsino is the next-to-lightest supersymmetric particle with the remaining supersymmetric particles in the multi-TeV range. This scenario, which is motivated by the flavor and CP issues, provides a phenomenologically viable dark matter candidate and improved electroweak fit consistent with the measured Higgs mass. Here, the higgsinos decay into on (off)-shell gauge boson and the singlino. We consider the leptonic decay modes and the resulting signature is three isolated leptons and missing transverse energy which is known as the trilepton signal. We simulate the signal and the Standard Model backgrounds and present the exclusion region in the higgsino-singlino mass plane at the Large Hadron Collider at $\sqrt{s}=14$ TeV for an integrated luminosity of 300 fb$^{-1}$.

研究动机与目标

• 探索次最小超对称标准模型中一种现象学上可行的超对称暗物质场景。
• 通过轻量级的希格斯ino和单态ino谱系解决味和CP问题。
• 在与测量到的希格斯玻色子质量一致的前提下，改善电弱拟合。
• 识别来自希格斯ino衰变的显著三轻子加缺失横向能量信号。
• 在高亮度LHC条件下，确定希格斯ino-单态ino质量平面上的排除极限。

提出的方法

• 假设单态ino为最轻量级超对称粒子（LSP），希格斯ino为次轻量级（NLSP），其他超对称伴子位于多TeV尺度。
• 建模希格斯ino衰变为实或虚的规范玻色子及单态ino，产生轻子末态。
• 模拟希格斯ino级联衰变产生的三轻子加缺失横向能量信号。
• 分析标准模型背景，以在LHC的高能环境中区分信号。
• 使用蒙特卡洛模拟计算在√s = 14 TeV下的希格斯ino-单态ino质量平面上的排除极限。
• 应用300 fb⁻¹的积分亮度以评估发现潜力和探测能力。

实验结果

研究问题

• RQ1 在次最小超对称标准模型中，轻量级希格斯ino和单态ino的物理解释性如何？
• RQ2 希格斯ino衰变为规范玻色子和单态ino如何产生带有缺失横向能量的三轻子信号？
• RQ3 在LHC的14 TeV质心系能量和300 fb⁻¹亮度下，希格斯ino-单态ino质量平面上的排除极限是什么？
• RQ4 该场景如何在与观测到的希格斯玻色子质量一致的前提下，改善电弱精确度拟合？
• RQ5 在真实的LHC条件下，三轻子信号对希格斯ino和单态ino质量的敏感度如何？

主要发现

• 由于单态ino作为最轻量级超对称粒子的稳定性，希格斯ino-单态ino场景提供了可行的暗物质候选者。
• 三轻子加缺失横向能量信号源于希格斯ino衰变为实或虚规范玻色子及单态ino。
• 信号主要由轻子末态主导，增强了在标准模型背景下的可探测性。
• 在√s = 14 TeV和300 fb⁻¹积分亮度下，计算了LHC中希格斯ino-单态ino质量平面上的排除极限。
• 该模型在与约125 GeV的测量希格斯玻色子质量一致的前提下，改善了电弱拟合。
• 本研究为未来在高亮度LHC运行中通过三轻子通道搜索希格斯ino样态建立了基准参考。