Ajuste de los límites de supersimetría Usar modelos simplificados

El objetivo general de este procedimiento es aplicar los límites existentes sobre modelos simplificados a modelos completos de nueva física. Esto se logra primero descomponiendo el modelo de nueva física en sus procesos y modos constituyentes. El segundo paso consiste en compilar una lista de modelos simplificados que cubran los procesos presentes en el modelo de nueva física.

A continuación, se debe validar la cinemática de los modelos simplificados elegidos frente a la cinemática de un punto completo para garantizar una cobertura total. El paso final consiste en convertir los límites existentes sobre esos modelos simplificados en límites sobre el nuevo modelo de física. En última instancia, los límites estimados utilizando modelos simplificados se emplean para demostrar que pueden obtenerse límites aproximados sin necesidad de estudios dedicados de Monte Carlo.

La principal ventaja de esta técnica frente a los métodos existentes es que no es necesario validar ni ejecutar ninguna simulación de detector para obtener un límite útil. Este método ofrece a los teóricos una nueva forma de utilizar los resultados experimentales. Las personas nuevas en física más allá del modelo estándar suelen tener dificultades para comprender un modelo, ya que generalmente les cuesta enfrentarse a la complejidad aparente de los modelos de nueva física.

Sin embargo, con este método, somos capaces de reproducir casi completamente la cinemática del modelo completo, lo cual es un número reducido de modelos simplificados, lo que facilita mucho el trabajo. El primer paso para explorar la supergravedad mínima estudiada en este video, o cualquier modelo de nueva física, consiste en generar eventos de colisión protón-protón que cubran un plano en su espacio de parámetros. Para hacer esto, utilice una colección de software que produzca eventos con lluvias de partones e incorpore un modelo de hadronización.

Pase los eventos a través del paquete de software de simulación bastante buena (PGS) con una tarjeta de parámetros del detector del Gran Colisionador de Hadrones y extraiga los objetos del estado final. A continuación, utilice los resultados de eventos de PGS y el registro de eventos del generador para clasificar la producción de spart en modos de desintegración. Lleve un registro de todas las masas de partículas, mecanismos de producción, cadenas de desintegración y sus respectivos conteos, y utilice estos datos para calcular las fracciones de ramificación.

Calcule las mejores secciones eficaces de producción para el modelo de interés. Inicie la reconstrucción del modelo seleccionando un punto en el espacio de parámetros de la nueva física. Modele el plano M cero M1 medio en la supergravedad mínima.

Determine los modos de producción para este punto y anote los más importantes para el mismo punto en el espacio de parámetros. Determine los modos de desintegración importantes. Recorra el espacio de parámetros y repita estos pasos hasta obtener un diccionario de modelos simplificados que cubra al menos el 50 % de los modos de producción y desintegración abiertos del modelo de nueva física. A continuación, comience a evaluar la calidad del modelo simplificado.

Elige un punto representativo del modelo de nueva física y construye el modelo simplificado correspondiente en ese punto utilizando las masas adecuadas. Repite esto para varios puntos, obteniendo así varios modelos simplificados. Comienza con un modelo simplificado y asígnale un peso con un factor proporcional a su fracción de producción multiplicada por su fracción de desintegración.

A continuación, agregue un segundo modelo ponderado al primero. Continúe haciendo lo mismo con cada uno de los otros modelos para formar una suma sobre todos los modelos. A continuación, calcule las distribuciones cinemáticas para los puntos representativos de supergravedad mínima utilizando el procedimiento de generación de eventos y compárelas con las del modelo simplificado combinado.

Si la cinemática difiere en más del 30 %, incluya modelos simplificados adicionales para mejorar la cobertura del límite más conservador. Comience la construcción del límite considerando la expresión para el número esperado de eventos mostrado aquí. Obtenga los productos relevantes de aceptancia y eficiencia.

Elige un punto en el espacio de parámetros y utiliza esta ecuación para probar el comportamiento del modelo de nueva física cuando no se hacen suposiciones sobre eventos que no están incluidos explícitamente en el modelo simplificado. Para obtener un límite más realista para el mismo punto en el espacio de parámetros, prueba el modelo de nueva física bajo el supuesto de que la eficiencia para la producción asociada no es significativamente diferente de la de la producción en pares.

Para una prueba de límite más agresiva, considere el punto en el espacio de parámetros con el supuesto de que los modos de producción no representados no están incluidos explícitamente. Los modelos simplificados son comparables a aquellos que sí están incluidos. Para obtener el límite factible más agresivo, agregue el supuesto de que los modos de desintegración no representados tampoco están incluidos explícitamente.

Los modelos simplificados son comparables a los modelos que se incluyen. Suponiendo que no hay información sobre correlaciones, utilice el límite establecido por la región de señal con el mejor rendimiento esperado. Este gráfico muestra un ejemplo de límite de exclusión sin leptones para modelos de supergravedad mínima con una relación de valores esperados del vacío de Higgs de 10, un acoplamiento lineal nulo y un parámetro de masa positivo.

Los límites combinados se obtienen utilizando la región de señal, que genera el mejor límite esperado en cada punto del espacio de parámetros. La línea azul discontinua muestra el límite esperado al 95 % del nivel de confianza. No se tienen en cuenta incertidumbres sistemáticas teóricas.

La línea roja continua muestra los resultados del límite observado; también se presentan los resultados de búsquedas anteriores con diferentes elecciones de parámetros. Aquí se muestran los límites de exclusión obtenidos utilizando únicamente modelos simplificados para cada uno de los supuestos sucesivamente más restrictivos adoptados en el análisis. Los límites están etiquetados según el número de ecuación correspondiente en el manuscrito.

Para realizar una comparación con el experimento Atlas, se interpola el producto de la relación de aceptación y la eficiencia. El límite de exclusión más conservador sigue el límite de la búsqueda específica en regiones bien cubiertas por los modelos simplificados, mientras que el límite más agresivo sobrestima la exclusión hasta en 40 gigaelectrónvoltios en la región dominada por squark y hasta en 100 gigaelectrónvoltios en la región dominada por Gino. Nótese que incluso con el pequeño número de modelos simplificados utilizados, los límites conservadores establecidos están cercanos al resultado correcto.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar límites experimentales existentes para establecer un límite sobre cualquier modelo de nueva física. Al intentar este procedimiento, es importante recordar exactamente qué suposiciones se hicieron sobre los estados finales y si dichas suposiciones son físicas y válidas.