[论文解读] The search for sleptons and flavour lepton number violation at LHC (CMS)

S.I. Bityukov, Nikolai Krasnikov|ArXiv.org|Dec 12, 1997

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 8

一句话总结

本文利用CMS探测器研究了在LHC上探测 sleptons及味lepton数违反的潜力。研究发现，在亮度L = 10^5 pb⁻¹条件下，右旋和左旋sleptons的质量上限可达350 GeV；而在最大混合条件下，由于混合导致的味违反slepton衰变可探测到质量高达250 GeV的sleptons。

ABSTRACT

We study a possibility to detect sleptons and flavour lepton number violation at LHC (CMS). We investigate the production and decays of right- and left-handed sleptons separately. We have found that for L = 10**5 1/pb it would be possible to discover right-handed sleptons with a mass up to 350 GeV and left-handed ones with a mass up to 350 GeV. We also investigate a possibility to look for flavour lepton number violation in slepton decays due to the mixing of different generations sleptons. We find that for the maximal (smu_R - se_R) mixing it is possible to detect such effect for sleptons with a mass up to 250 GeV.

研究动机与目标

• 评估利用CMS实验在LHC上探测sleptons的可行性。
• 研究通过slepton混合探测味lepton数违反的潜力。
• 确定在实际亮度条件（L = 10^5 pb⁻1）下sleptons的质量探测范围。
• 评估CMS探测器对涉及世代间混合的slepton衰变的灵敏度。
• 为涉及sleptons的R-奇偶性守恒与破坏过程提供发现潜力的定量估计。

提出的方法

• 在√s = 14 TeV的质子-质子碰撞中，分别对右旋和左旋sleptons的产生进行建模。
• 模拟sleptons衰变为包含轻子和缺失横向能量（E_T^miss）的末态。
• 应用运动学截断和事件重建技术以提高信号与背景的比值。
• 评估不同slepton世代之间混合（例如，smu_R - se_R）对衰变信号的影响。
• 使用蒙特卡洛模拟估算不同slepton质量下检测效率和背景抑制效果。
• 计算为实现不同质量区间的发现灵敏度所需积分亮度（10^5 pb⁻1）

实验结果

研究问题

• RQ1 在积分亮度为10^5 pb⁻1的条件下，LHC（CMS）可探测到的slepton最大质量是多少？
• RQ2 从可探测性角度，左旋与右旋sleptons的产生与衰变有何不同？
• RQ3 在R-奇偶性破坏的场景下，通过slepton混合能多大程度探测到味lepton数违反？
• RQ4 在LHC上探测涉及世代间混合的slepton衰变的灵敏度阈值是多少？
• RQ5 混合参数的选择（例如，最大混合）如何影响味违反过程的探测范围？

主要发现

• 在积分亮度为10^5 pb⁻1的条件下，质量高达350 GeV的右旋sleptons可在LHC（CMS）上被探测到。
• 在相同亮度条件下，质量高达350 GeV的左旋sleptons同样处于探测范围内。
• 在假设最大混合（例如，smu_R - se_R）的条件下，通过slepton混合探测到的味lepton数违反可适用于质量高达250 GeV的sleptons。
• 与R-奇偶性守恒信号相比，味违反slepton衰变的探测潜力显著降低，但在中等质量范围内仍可探测。
• 该研究证实，在标准亮度假设下，CMS探测器具备足够的灵敏度，可探测接近350 GeV量级的slepton质量。
• 结果基于对信号事件的详细模拟以及通过运动学和拓扑判据实现的背景抑制。