Basitleştirilmiş Modeller Kullanılarak Süpersimetri Sınırları Ayarı
Summary
Bu kağıt keyfi bir yeni fizik model üzerinde muhafazakar ve saldırgan sınırları içine deneysel basitleştirilmiş bir model sınırlarını yenilenmesi için bir protokol göstermektedir. Kamuya açık LHC deneysel sonuçlar süpersimetri gibi imza ile hemen hemen her yeni fizik model üzerinde sınırları içine bu şekilde değişiklik yapılabilir.
Abstract
Süpersimetri ve benzeri teoriler deneysel sınırlar, çünkü, çünkü tek noktaların karmaşıklığı muazzam kullanılabilir parametre alan ve genelleme yapmak zor ayarlamak zordur. Onlar daha net fiziksel yorumların var Bu nedenle, daha fenomenolojik, basitleştirilmiş modeller, deneysel sınırlar koyan popüler hale geliyor. Somut bir teori gerçek bir sınır ayarlamak için bu basitleştirilmiş modeli limitlerin kullanımı, ancak, ortaya konmamıştır. Bu kağıt belirli ve tam süpersimetri modeli, minimal süpergraviteden tarihinde sınırları içine basitleştirilmiş modeli sınırlarını yeniden şekillendirdi. Çeşitli fiziksel varsayımlar altında elde Sınırları yönettiği aramalarda tarafından üretilen kıyaslanabilir. Bir reçete ek teorilere muhafazakar ve saldırgan sınırlarını hesaplamak için sağlanmıştır. Çeşitli sinyal bölgelerde olayların beklenen ve gözlenen numaraları ile birlikte kabul ve verimlilik tabloları kullanılarak, LHC deneysel sonuçlar bu ma değişiklik olabilirsüpersimetri gibi imza ile nonsupersymmetric teorileri dahil hemen hemen tüm teorik çerçevenin içine nner.
Introduction
Standart Model, süpersimetri (SUSY) 1-14 en umut verici uzantıları biri, CERN'deki LHC deneylerinden birçok aramaların merkezi odak noktası. 2011 yılında toplanan veriler zaten herhangi bir önceki çarpıştırıcısı 15-22 ötesinde yeni fizik sınırlarını zorlamaya yeterli. Yeni veriler gelmesi ve istisnalar öteye itilmiş olarak, açıkça hariç tutulmuştur geniş süpersimetrik parametre uzayında hangi bölgelerinde fizik toplumunun iletişim kurmak için giderek daha önemli olacaktır. Akım sınırları genellikle sık sık çeşitli kullanılabilir SUSY parametre alanı temsil ve fiziksel kitleler üzerinde limitleri veya dallanma fraksiyonları gibi anlamak zor değil mi kısıtlı, iki boyutlu düzlemlerde, ayarlanır. Basitleştirilmiş modellerin 23 büyük bir set, 24 bu limitlerin anlamada yardım için önerilmiştir, ATLAS ve CMS hem de bu modellerin çeşitli için dışlama sonuçlar vermiştir 15-20.
Bu kağıt (aynı zamanda CMSSM olarak bilinen MSUGRA) minimal süpergraviteden 25-30 örneğini kullanarak tam yeni bir fizik modeli için bu basitleştirilmiş modeli istisnalar uygulamasını göstermektedir. Bu model deneyler ile bağımsız bir şekilde, yayınlanan kişilerce basitleştirilmiş modelleri kullanarak belirlenen sınırlara karşılaştırmak amacıyla seçilir. Prosedür herhangi bir yeni fizik modeli (YKY) için genişletilebilir olduğu kadar geneldir. Bu "döngü" kapatmak ve basitleştirilmiş modellerini kullanarak SUSY sınırları ayarlamak için ilk girişimini temsil etmesi gibi, belirli basitleştirilmiş modellerde sınırları uygulanabilirliği konusunda bazı varsayımlar var teorilere muhafazakar ve agresif sınırlar koyan tarifleri sonuçlanan incelenmiştir LHC deneyleri ile incelenmiştir değil.
Bir UÖM'sine bir sınır ayarı için, üç ayrı operasyon gereklidir. İlk olarak, YKY çeşitli süreden ayıran, kurucu parçalara deconstructed gerekirction modları ve modelde tüm yeni parçacıklar için çürüme modları. İkinci olarak, basitleştirilmiş modeller bir dizi UÖM'sine kinematik ve ilgili olay topolojilerini yeniden seçilmelidir. Üçüncü olarak, bu basitleştirilmiş modellerde mevcut limitleri NPM sınırları üretilmesi amacıyla kombine edilmelidir. Bu üç prosedürler protokolde tarif edilmiştir. Bazı ek yaklaşımlar da olay topolojileri daha geniş bir aralığı için zaten mevcut basitleştirilmiş modelleri uygulanabilirliğini genişletebilir temin edilir.
Tam bir YKY genellikle birçok üretim modları ve birçok olası sonraki bozunur içerir. Kendi bileşenlerine yeni fizik modellerinin yapısöküm ve bu bileşenlerin basitleştirilmiş modeli sınırları uygulaması bir dışlama inşaat doğrudan sınırı sağlar. Herhangi bir sinyal bölge için, en muhafazakar sınır üretim fraksiyonu P kullanılarak ayarlanabilir (a, b) (a, b basitleştirilmiş modeli spa temsil ettiğibasitleştirilmiş bir modele uygun olarak etkinlikleri rticle üretim modu) i ve basitleştirilmiş bir model † tarafından anlatılan şekilde çürümeye üretilen sparticles için dallanma fraksiyonu, BR bir → i i → BR b x. Bu basit topolojilere, belirli bir sinyal bölgedeki olayların beklenen sayısı daha sonra da yazılmış olabilir
toplamı basitleştirilmiş modeller üzerinde olduğu, σ tot YKY noktası için toplam kesit olduğunu, L int aramada kullanılan entegre parlaklık ve AE, ben de basitleştirilmiş modeli olaylar için kabul kat verimliliği → b Sinyal bölge kabul ediliyor. Bu sayı yeni fizik olaylar t sayısına beklenen% 95 güven düzeyi üst limitine göre olabiliro optimum arama bölgeyi seçin. N% 95 güven düzeyinde hariç yeni fizik olaylarının gözlenen sayısından daha büyük ise model daha sonra bırakılabilir. Onların belirsizliklerin korelasyon hakkında bilgiler mevcuttur örtüşmeyen bölgelerde Dışta kombine edilebilir. Bu bilgiler mevcut değilse, en iyi beklenen sınırı sağlar iyi sinyal bölgesi veya analiz modelini dışlamak girişimi için kullanılan olabilir.
Bu yöntem ile beton sınır inşa etmek için, çeşitli basitleştirilmiş modeller için Aε LHC deneyler ile temin edilmelidir. CMS ve ATLAS hem de çeşitli modeller için Aε ile rakamları yayınladı, ve rakamlar bir kaç HepData veritabanında 31 mevcuttur. Tüm bu tabloları yayınlama değerini göstermek için, biz zaten yayınlanmış kıyaslanabilir somut sınırları sağlamak için önemli olduğunu hissediyorum. Bu nedenle kullanmak (ve describİsteğe bağlı bir adım) ATLAS ve CMS dedektörü etkisini taklit hızlı bir dedektör simülasyonu protokolde e. Oldukça iyi Simülasyon türetilen Aε (PGS) 32, Şekil 1 'de basitleştirilmiş bir model kılavuzunda ATLAS tarafından yayınlanan karşılaştırılır. Bu sonuçlar, daha çok tüm sonuçlar genel olması için beklemek yerine, geri kalan ızgaralarına Aε sonuçlar PGS kullanılarak elde edilmiş ve bu kağıdın geri kalan kısmında doğrudan kullanılan, bu (yaklaşık% 25 olan) birbirine yeterince yakındır. Halka açık basitleştirilmiş bir model Aε sonuçların sayısı arttıkça, bu yaklaşık değerler için ihtiyacı önemli ölçüde azaltılabilir.
İki tutucu varsayımlar sınırı üretim ve çürüme modları daha fazla sayıda ilave edilmesini sağlar. İlk ilişkili üretimi için deneysel Aε en az iki yüksek üretim modları için kötü Aε kadar olmasıdır. Içindahil aramalar, bu genellikle iyi bir varsayımdır. Olayların minimum beklenen sayısı daha sonra olacaktır
İlk toplamı tüm üretim modları üzerinde çalışır, ve sadece bu a ve b basitleştirilmiş modelden tam bu parçacıklar nerede Denklem 1'de yer nerede. Aynı şekilde, farklı bacakları bozunmanın için Aε her iki bacak için kötü Aε gibi en azından yüksek olduğu varsayılabilir. Yani,
her iki tarafında farklı bozunmanın diyagram hemen dahil edilmiştir burada.
İki başka varsayımlar str ayarını sağlayacaksarılığı sınırlar. Bir teoride tüm üretim modları için deneysel Aε basitleştirilmiş modelleri kapsamındaki üretim modları için ortalama Aε benzer varsayabiliriz. Bu durumda, olayların beklenen bir numara yerine olarak yazılmış olabilir
toplamları basitleştirilmiş modellerin kapsamadığı, yalnızca üretim modları üzerinde hem de nerede. Bir başka teoride tüm çürüme modları için Aε basitleştirilmiş modeli topolojilerden kapsadığı etkinlikler için ortalama Aε benzer olduğunu varsayalım olabilir. : O olaylar beklenen sayısı olarak yazılmış olabilir
nerede agasadece basitleştirilmiş modelleri üzerinde çalıştırmak tutarlar. Açıkçası, en agresif MSUGRA sınırı bu varsayımı altında sağlanan ve bu şekilde belirlenen bir sınır, aslında, özel bir arama ile% 95 güven düzeyinde hariç olmaz bölgeler için dışlanma iddia riskleri edilir. Bu iki yaklaşım doğruluğu şüpheli olabilir rağmen basitleştirilmiş modellerin dahil olay kinematik tam SUSY parametre uzay noktasına üstünlügümüz eğer, onlar mantıksız olmayabilir.
† şimdi LHC'de kullanılan bazı basitleştirilmiş modeller ilişkili üretimini içerir. Açıkça Burada ele olmasa da, bu durumda denklem trivially izin vermek için uzatılabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Tamamen yeni bir fizik modelinde bir dışlama konturu üretilmesi için basitleştirilmiş bir model sınırlarının uygulanması gösterilmiştir. MSUGRA parametre alanı noktalarının belirgin karmaşıklığına rağmen, kinematik basitleştirilmiş modelleri sadece küçük sayıda bir kombinasyonu ile iyi çoğaltılabilir. Belirli bir sinyal bölgede bakarken bugüne kadar LHC'de yapılan aramalar yüksek p T nesneleri (nispeten) az sayıda basitleştirilmiş model gibi olay topolojileri…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar basitleştirilmiş modelleri ve potansiyel tuzaklar önemli tartışma Jay Wacker'la teşekkür etmek istiyorum. Yapıcı eleştiri ve cesaret gerekli olduğu zaman için de Max Baak ve Eifert Till çok teşekkürler. Bu işbirliği mümkün yapmak için CERN Yaz Öğrenci Programı sayesinde.
References
- Miyazawa, H. Baryon Number Changing Currents. Prog. Theor. Phys. 36, 1266-1276 (1966).
- Ramond, P. Dual Theory for Free Fermions. Phys. Rev. D. 3, 2415-2418 (1971).
- Gol’fand, Y. A., Likhtman, E. P. Extension of the Algebra of Poincare Group Generators and Violation of P invariance. JETP Lett. 13, 323-326 (1971).
- Neveu, A., Schwarz, J. H. Factorizable dual model of pions. Nucl. Phys. B. 31, 86-112 (1971).
- Gervais, J. L., Sakita, B. Field theory interpretation of supergauges in dual models. Nucl. Phys. B. 34, 632-639 (1971).
- Neveu, A., Schwarz, J. H. Quark Model of Dual Pions. Phys. Rev. D. 4, 1109-1111 (1971).
- Volkov, D. V., Akulov, V. P. Is the neutrino a goldstone particle. Phys. Lett. B. 46, 109-110 (1973).
- Wess, J., Zumino, B. A lagrangian model invariant under supergauge transformations. Phys. Lett. B. 49, 52-54 (1974).
- Wess, J., Zumino, B. Supergauge transformations in four dimensions. Nucl. Phys. B. 70, 39-50 (1974).
- Fayet, P. Supersymmetry and Weak, Electromagnetic and Strong Interactions. Phys. Lett. B. 64, 159-162 (1976).
- Fayet, P. Spontaneously Broken Supersymmetric Theories of Weak, Electromagnetic and Strong Interactions. Phys. Lett. B. 69, 489-494 (1977).
- Farrar, G. R., Fayet, P. Phenomenology of the Production, Decay, and Detection of New Hadronic States Associated with Supersymmetry. Phys. Lett. B. 76, 575-579 (1978).
- Fayet, P. Relations Between the Masses of the Superpartners of Leptons and Quarks, the Goldstino Couplings and the Neutral Currents. Phys. Lett. B. 84, 416-420 (1979).
- Dimopoulos, S., Georgi, H. Softly Broken Supersymmetry and SU(5. Nucl. Phys. B. 193, 150-162 (1981).
- The ATLAS Collaboration. Search for squarks and gluinos with the ATLAS detector in final states with jets and missing transverse momentum using 4.7 fb-1 of √s = 7TeV proton-proton collisions. Phys. Rev. D. , .
- The ATLAS Collaboration. Search for squarks and gluinos using final states with jets and missing transverse momentum with the ATLAS detector in √s = 7TeV proton-proton collisions. Phys. Lett. B. 710, 67-85 (2012).
- The ATLAS Collaboration. Further search for supersymmetry at √s=7 TeV in final states with jets, missing transverse momentum and isolated leptons with the ATLAS detector. Phys. Rev. D. , .
- The CMS Collaboration. Search for new physics in the multijet and missing transverse momentum final state in proton-proton collisions at sqrt(s) = 7 TeV. Phys. Rev. Lett. 109, 171803 (2012).
- The CMS Collaboration. Search for supersymmetry in pp collisions at √s=7 TeV in events with a single lepton, jets, and missing transverse momentum. J. High Energy Phys. 08, 165 (2011).
- The CMS Collaboration. Search for supersymmetry in events with b-quark jets and missing transverse energy in pp collisions at 7 TeV. Phys. Rev. D. 86, 072010 (2012).
- The CMS Collaboration. 2012 Report No.: CMS-PAS-SUS-11-016. Interpretation of Searches for Supersymmetry. , (2012).
- The CMS Collaboration. Search for new physics in events with opposite-sign leptons, jets, and missing transverse energy in pp collisions at sqrt(s = 7 TeV. Phys. Lett. B. 718, 815 (2012).
- Alves, D., et al. Where the Sidewalk Ends: Jets and Missing Energy Search Strategies for the 7 TeV LHC. JHEP. 1110, 012 (2011).
- Alves, D., et al. Simplified Models for LHC New Physics Searches. J. Phys. G.: Nucl. Part. Phys. 39, 105005 (2012).
- Chamseddine, A. H., et al. Locally Supersymmetric Grand Unification. Phys. Rev. Lett. 49, 970-974 (1982).
- Barbieri, R., et al. Gauge models with spontaneously broken local supersymmetry. Phys. Lett. B. 119, 343-347 .
- Ibanez, L. E. Locally supersymmetric SU(5) grand unification. Phys. Lett. B. 118, 73 (1982).
- Hall, L. J., et al. Supergravity as the messenger of supersymmetry breaking. Phys. Rev. D. 27, 2359-2378 (1983).
- Ohta, N. Grand Unified Theories Based on Local Supersymmetry. PTP. 70, 542-549 (1983).
- Chung, D. J. H., et al. The soft supersymmetry-breaking Lagrangian: theory and applications. J. Phys. Rept. 407, 1-203 (2005).
- Alwall, J. MadGraph 5: Going Beyond. JHEP. 1106, 128 (2011).
- Pumplin, J. New Generation of Parton Distributions with Uncertainties from Global QCD Analysis. JHEP. 0207, 012 (2002).
- Sjöstrand, T., Mrenna, S., Skands, P. Pythia 6.4 Physics and Manual. JHEP. 05, 026 (2006).
- . PhysicsResultsSUS < CMSPublic < TWiki [Internet] Available from: https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CMSPublic/PhysicsResultsSUS
- . SupersymmetryPublicResults < AtlasPublic < TWiki [Internet] Available from: https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/AtlasPublic/SupersymmetryPublicResults (2013)
- Collaboration, D. 0. Search for Squarks and Gluinos in pp̄ collisions at √s=1.8TeV. Phys. Rev. Lett. 75, 618-623 (1995).
- Collaboration, C. D. F. Search for Gluinos and Scalar Quarks in pp̄ collisions at √s=1.8TeV using the Missing Energy plus Multijets Signature. Phys. Rev. Lett. 88, 041801 (2002).
- Collaboration, C. D. F. Inclusive Search for Squark and Gluino Production in pp̄ Collisions at√s=1.96TeV. Phys. Rev. Lett. 102, 121801 (2009).
- Collaboration, D. 0. Search for squarks and gluinos in events with jets and missing transverse energy using 2.1fb-1 of pp̄ collision data at √s=1.96TeV. Phys. Lett. B. 660, 449-457 (2008).
- Collaboration, D. E. L. P. H. I. Searches for supersymmetric particles in e+e-collisions up to 208 GeV and interpretation of the results within the MSSM. Eur. Phys. J. C. 31, 421-479 (2003).
- Collaboration, L. 3. Search for Scalar Leptons and Scalar Quarks at LEP. Phys. Lett. B. 580, 37-49 (2004).
- Collaboration, A. T. L. A. S. Search for squarks and gluinos using final states with jets and missing transverse momentum with the ATLAS detector in √s=7TeV proton-proton collisions. Phys. Lett. B. 701, 186-203 (2011).
