Установка ограничений на суперсимметрии с помощью упрощенных моделей

Общая цель данной процедуры заключается в применении существующих ограничений для упрощенных моделей к совершенно новым физическим моделям. Это достигается путем первоначальной деконструкции новой физической модели на составляющие её процессы и моды. На втором этапе составляется список упрощенных моделей, которые охватывают процессы, присутствующие в новой физической модели.

Затем необходимо проверить кинематику выбранных упрощенных моделей на соответствие кинематике полной точки для обеспечения полного охвата. Заключительным этапом является преобразование существующих ограничений для этих упрощенных моделей в ограничения для новой физической модели. В конечном итоге, расчетные ограничения, полученные с помощью упрощенных моделей, используются для демонстрации того, что приблизительные ограничения могут быть определены без проведения специализированных исследований методом Монте-Карло.

Основным преимуществом данной методики по сравнению с существующими методами является то, что для получения полезного предела не требуется валидация или запуск симуляции детектора. Этот метод предоставляет теоретикам новый способ использования экспериментальных результатов. Лица, только начинающие изучать физику за пределами Стандартной модели, обычно сталкиваются с кажущейся сложностью новых физических моделей.

Однако с помощью этого метода мы можем почти полностью воспроизвести кинематику полной модели, используя лишь небольшое количество упрощенных моделей, что значительно облегчает работу. Первым шагом в исследовании минимальной супергравитации, рассматриваемой в данном видео, или любой новой физической модели является генерация событий протон-протонных столкновений, охватывающих плоскость в ее пространстве параметров. Для этого используйте набор программного обеспечения, которое генерирует события с партонными ливнями и включает модель адронизации.

Пропустите события через пакет программного обеспечения для моделирования PGS с параметрической картой детектора Большого адронного коллайдера и извлеките объекты конечного состояния. Затем используйте результаты событий PGS и запись событий генератора для классификации рождения спартан в зависимости от мод распада. Отслеживайте все массы частиц, механизмы рождения, цепочки распада и их соответствующее количество, и используйте эти данные для расчета коэффициентов ветвления.

Рассчитайте оптимальные сечения рождения для интересующей модели. Начните реконструкцию модели, выбрав точку в пространстве параметров новой физики. Смоделируйте полуплоскость M zero M1 в минимальной супергравитации.

Определите каналы рождения для данной точки и отметьте наиболее значимые из них для той же точки в пространстве параметров. Определите основные каналы распада. Просканируйте пространство параметров и повторяйте эти шаги до тех пор, пока не будет сформирован словарь упрощенных моделей, охватывающих не менее 50% открытых каналов рождения и распада модели новой физики. Затем приступите к проверке качества упрощенной модели.

Выберите репрезентативную точку новой физической модели и постройте в ней соответствующую упрощенную модель, используя подходящие значения масс. Повторите эту процедуру для нескольких точек, чтобы получить несколько упрощенных моделей. Начните с одной упрощенной модели и присвойте ей вес, пропорциональный произведению доли ее рождения на вероятность ее распада.

Затем прибавьте вторую взвешенную модель к первой. Продолжайте выполнять те же действия для каждой из остальных моделей, чтобы получить сумму по всем моделям. Далее, используя процедуру генерации событий, рассчитайте кинематические распределения для репрезентативных точек минимальной супергравитации и сравните их с распределениями комбинированной упрощенной модели.

Если кинематика различается более чем на 30%, включите дополнительные упрощенные модели для улучшения охвата наиболее консервативного предела. Начните построение предела с рассмотрения выражения для ожидаемого количества событий, приведенного здесь. Рассчитайте соответствующие произведения эффективности и приемоспособности.

Выберите точку в пространстве параметров и используйте данное уравнение для проверки поведения модели новой физики в случае, когда никаких предположений о событиях, не включенных явным образом в упрощенную модель, не делается. Чтобы получить более реалистичный предел для той же точки пространства параметров, проверьте модель новой физики при допущении, что эффективность сопутствующего рождения существенно не отличается от эффективности парного рождения.

Для проведения более агрессивного граничного теста проверьте точку пространства параметров с допущением, что моды рождения, не представленные явно, эквивалентны тем, которые включены. Чтобы получить максимально возможный агрессивный предел, добавьте допущение, что моды распада, не представленные явно, эквивалентны включенным.

Упрощенные модели сопоставимы с представленными моделями. При отсутствии данных о корреляциях следует использовать предел, установленный областью сигнала с наилучшим ожидаемым результатом. На данном графике приведен пример предела исключения для нулевого лептона в моделях минимальной супергравитации с отношением вакуумных ожидаемых значений Хиггса, равным 10, линейной связью, равной нулю, и положительным параметром массы.

Комбинированные пределы получены с использованием сигнальной области, которая обеспечивает наилучший ожидаемый предел в каждой точке пространства параметров. Синяя пунктирная линия показывает ожидаемый предел при уровне достоверности 95%. Теоретические систематические неопределенности не учитывались.

Сплошная красная линия представляет собой наблюдаемый предел; также показаны результаты предыдущих поисков с другими вариантами параметров. Здесь приведены пределы исключения, полученные с использованием только упрощенных моделей для каждого из последовательно более агрессивных предположений, сделанных в ходе анализа. Пределы обозначены номерами соответствующих уравнений из рукописи.

Для сравнения с экспериментом Atlas интерполируется произведение коэффициента акцептанса и эффективности. Наиболее консервативный предел исключения соответствует пределу специализированного поиска в областях, которые хорошо охвачены упрощенными моделями; наиболее агрессивный предел завышает исключение на величину до 40 GeV в области с доминированием squawk и до 100 GeV в области с доминированием Gino. Заметьте, что даже при использовании небольшого количества упрощенных моделей установленные консервативные пределы близки к правильному результату.

После просмотра этого видео вы должны получить четкое представление о том, как использовать существующие экспериментальные ограничения для установления лимита для любой новой физической модели. При выполнении этой процедуры важно точно помнить, какие допущения были сделаны относительно конечных состояний и являются ли эти допущения физически обоснованными и корректными.