簡易モデルによる超対称性の制限を設定する

1Department of Physics and Astronomy, University College London, 2CERN, 3Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratories
Published 11/15/2013
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Summary

本稿では、任意の新しい物理モデルの保守的で攻撃的な限界に実験的な単純化したモデルの制限を作り直すためのプロトコルを示しています。公的に利用可能なLHCの実験結果は、超対称性のようなシグネチャを持つほとんどすべての新しい物理モデルの限界に、このように書き直すことができます。

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Gütschow, C., Marshall, Z. Setting Limits on Supersymmetry Using Simplified Models. J. Vis. Exp. (81), e50419, doi:10.3791/50419 (2013).

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Abstract

超対称性と同じような理論に関する実験の制限が原因のため、シングル·ポイントの複雑さの膨大な利用可能なパラメータ空間と一般化することは困難で設定することが困難である。彼らは明確な物理的な解釈を持っているため、より多くの現象論的、単純化されたモデルは、実験的な制限を設定するための人気が高まっている。具体的な理論上の実際の制限を設定するには、単純化したモデルの限界の使用は、しかし、実証されていない。本論文では、具体的かつ完全な超対称モデル、最小の超重力の制限に単純化したモデルの制限を書き直し。様々な物理仮定の下で得られた制限は、監督の検索によって生成されるものに匹敵する。処方箋は、追加の理論上の保守的かつ積極的な限界を計算するために設けられている。様々な信号領域でのイベントの期待と観測の数字と一緒に受け入れられ、効率表を使用して、LHCの実験結果は、このMAに書き直すことができます超対称性のようなシグネチャを持つnonsupersymmetric理論を含め、ほぼすべての理論的枠組み、にnner。

Introduction

スタンダードモデル、超対称性(SUSY)1月14日の最も有望な拡張機能の一つは、CERNのLHC実験により、多くの検索の中心的な焦点です。 2011年に収集されたデータは、既に以前の衝突15-22のものを超えて新しい物理の限界をプッシュするのに十分である。新しいデータが到着し、除外がまだ遠くに押されたように、明確に除外されている大規模な超対称パラメータ空間のどの領域が物理学のコミュニティに通信することがますます重要になるだろう。現在の制限は、通常、頻繁に多様な利用可能なSUSYパラメータ空間を表し、物理質量に制限または分岐分数として理解することは困難であるしない制約2次元平面上で設定されている。簡略化したモデルが23の大規模なセット、24は、これらの制限の理解を助けるために提案されている、アトラスとCMSの両方が、これらのモデルのいくつかの除外結果を提供してきた15-20。

本稿では、最小の超重力(もCMSSMとして知らMSUGRA、)25〜30の例を使用して完全な新しい物理モデルにこれらの単純化モデルの除外の適用を示しています。このモデルは、実験的に独立して公開されたものに単純化されたモデルを使用して設定した制限値を比較するために選択される。手順は、新しい物理モデル(NPM)まで拡張可能であることが十分に一般的である。これは「ループを閉じる」と簡略化したモデルを用いて、超対称性に制限を設定するための最初の試みを表したように、特定の単純化したモデルの制限の適用についての仮定の数が持っている理論に保守的で攻撃的な制限を設定するための調理法で、その結果、検討されているLHC実験によって検討されていない。

NPMに上限を設定するための、3つの別々の操作が必要となります。まず、NPMは、様々なのproduを分離し、それを構成する個に分解されなければならないモデル内のすべての新しい粒子についてctionモードと崩壊モード。第二に、単純化したモデルのセットは、NPMでの運動と関連するイベント·トポロジーを再作成するように選択する必要があります。第三に、これらの単純化モデルで使用可能限界は、NPMの制限を生成するために組み合わせる必要があります。これらの3つの手順は、プロトコルに記載されている。いくつかの付加的な近似値は、イベントのトポロジのより広い範囲に、既に利用可能な簡略化モデルの適用可能性を広げることができるが提供される。

完全NPMは、通常、多くの生産様式と多くの可能な、その後の崩壊を伴う。それらのコンポーネントへの新しい物理モデルの脱構築とそれらのコンポーネントへの単純化したモデルの制限の適用除外の建設を直接制限することができます。任意の信号領域では、最も保守的な制限は、Bは単純化したモデルのスパを表す(生産分数P(B)を用いて設定することができます私は 、BR B→iを X iと単純化したモデル†で説明した方法で減衰する生産sparticlesする分岐分、BR→簡略化したモデルと同じイベントのrticle作成モード)。これらの単純なトポロジーから与えられた信号領域内のイベント数の期待値は、次にように書くことができる。

式(1)
合計は単純化されたモデルを超えている場合には、σtotはは NPMポイントの全断面積であり、L intは 、検索で使用される統合された明るさであり、AE、私は単純化したモデルイベントの受け入れ倍の効率である→B信号領域が考慮されている。この番号は、新しい物理事象数tの期待95%信頼水準の上限と比較することができるO最適な探索領域を選択します。 Nが 95%の信頼レベルで除外新しい物理事象の観察数よりも大きい場合、モデルは、次いで、除外することができる。それらの不確実性との相関についての情報が利用可能な場合は重複しない領域の外を組み合わせてもよい。この情報が利用できない場合、最高の期待限界を提供する最良の信号領域または分析モデルを除外しようとするために使用することができる。

この方法で、具体的な制限を構築するために、様々な単純化したモデルのAεは LHCの実験で使用可能にする必要があります。 CMSとATLASの両方がいくつかのモデルのためにと数字を公表しており、数字のいくつかはHepDataデータベース31に用意されています。全てのこのような表を公開する価値を実証するために、我々はそれが既に公開されたものに匹敵する具体的な限度を提供することが重要である感じる。そこで我々が​​使用する(とdescribATLASまたはCMS検出器の効果をエミュレートするオプションのステップのようなプロトコルで、電子)高速検出器シミュレーション。プリティ·グッド·シミュレーション(PGS)32から派生したAεは 図1の単純化したモデルグリッドにATLASが発行するものと比較する。これらの結果は、(約25%以内)が互いに十分に近接している公共のように、すべての結果を待つのではなく、あること、残りのグリッドのAε結果はPGSを使用して導出し、本論文の中で直接使用されている。公的に利用可能な単純化モデル結果数が増えるにつれて、このような近似のための必要性は大幅に低減されるべきである。

二つの保守的な仮定が限界での生産と減衰モードのより多くを含めることができます。最初は、関連する生産するための実験Aεは 2つの生産モードの悪化のための少なくともと高いことである。のために包括的な検索し、これは一般的に良好な仮定である。イベントの最小期待値は次のようになります。

式2
ここで、第1の和は、すべての生産モード上で実行され、aおよびbは、正確に単純化モデルからのこれらの粒子は、式1に含まれているだけある。同様に、異なる脚崩壊のためAε2脚の悪化のためにと少なくとも同じ高さであると仮定することができる。すなわち、

式3
ここでどちらの側にも別の崩壊との図は今含まれています。

二つの更なる仮定がstrの設定を可能にするicter限度。一つは、理論的にはすべての生産のモードのための実験Aεが簡略化モデルでカバー本番モードの平均に似ていると仮定することができます。その場合には、イベント数の期待値が代わりのように書くことができる。

式4
ここで和は単純化されたモデルでカバーのみの生産モードの上の両方である。一つは、さらに理論的には全ての崩壊モード用Aεが簡略化されたモデルのトポロジがカバーそれらのイベントの平均に似ていることを前提としてい可能性があります。 :次いで、イベントの予想される数は、として書かれてもよい

式5
ここでAGA唯一の単純化したモデル上で実行中の合計。明らかに、最も積極的なMSUGRA限界は、この仮定の下で提供され、このように設定された制限は、実際には、専用の検索により、95%の信頼レベルで除外されない領域に対して排他権を主張するリスクれる。これら2つの近似の精度が疑わしいかもしれませんが単純化されたモデルを含めたイベント運動が完了SUSYパラメータ空間のポイントに好意的に比較すると、彼らは不合理ではありません。

†現在、LHCで使用されている一部の単純化したモデルには、関連する生産が含まれています。ここで明示的に議論されていないが、方程式が自明にこの場合を考慮するように拡張することができる。

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Protocol

1。モデル脱構築

  1. NPMのパラメータ空間における平面をカバーする陽子衝突事象を発生させる。パートンシャワーhadronizationモデルを含む任意のイベントジェネレータの構成を用いることができる。例えばMSUGRAの場合、質量スペクトルはIsasugra 33を使用して生成され、分岐画分および減衰幅はMSSMCalc 34を使用して計算される。それは小さい質量分割シナリオのために重要であることができる行列要素に追加の放射を含んでいるので、イベントの発生自体については、CTEQ 6L1パートン密度関数35 MadGraph 5 1.3.9 34は 、行列要素のイベントを生成するために使用される。 MSUGRAイベントを生成するときにMSUGRAのための主要なオーダーの発電機のLHC実験」の選択を模倣するために、MadGraph行列要素に追加の放射線が無効になっています。ピューティアー6.425 36は、その後、超対称性粒子(sparticle)崩壊、パートンシャワーのために使用されているとhadronization。これらのプログラムのいずれかの大規模なドキュメントは、ウェブ上で容易に利用可能である。
  2. LHCの検出器を模倣するために、LHC検出器パラメータカードでPGSを通じてイベントを渡します。 ATLASとCMS検出器カードはMadGraph 5 34に含まれる検索範囲分析のための十分を行う。利用可能な場合、識別と性能の実験を「パラメータ化を使用することができ、いくつかの分析を公表。理想的には、実験は、これらが直接使用することができ、その場合、単純化モデルグリッドの数の受け入れおよび効率の完全な地図を提供し、この工程は不要である。
  3. 迅速に結果を分析するために、中間軽量データ形式が望ましい。便利な形式で(ExRootAnalysis 34を使用してEG)ジェット、安定したレプトン、横エネルギーが不足して、PGS出力からの他の必要な最終的な状態のオブジェクトを抽出することをお勧めします。
  4. オーダーTにO、結果を分類sparticle生産し、各イベントの崩壊モードを分類するために必要な発電機イベント記録の一部とPGSイベントの結果を関連付ける。それらの対応する分岐画分が計算できるようにするために、すべての粒塊、生産メカニズム、および崩壊連鎖、ならびにそれらのそれぞれのカウントを追跡する。
  5. 興味のあるモデルのための利用可能な最善の生産の断面計算を計算します。 MSUGRA例では、次世代へリードする各点の注文断面はCTEQ 6.6 NLOのPDFを使用してNLL-ファスト38でProspino 2.1 37を使用して計算することができます。

2。モデルの再構築

  1. NPMの開放製造及び減衰モードの少なくとも50%を覆うように、モデルから解体破壊をもとにして、簡略化モデルの辞書を選択する。なぜなら質量が最もBSMモデルの急速立断面は、受入典型での2倍の的には、実験と理論の不確実性内であると、これは十分に近いこと、極限でのみ20から50 GeVのを表しています。 off-shell/three-body崩壊を含め、ほとんどの直接崩壊及びワンステップ減衰モデルは、LHC実験によって検討されている。 CMSは、単一の紙21での単純化したモデルの除外結果の数を収集しています。 ATLASとCMSの両方にも重い味に簡略化モデルの数を検討している。モデルの完全なリストは、単一の場所で公開されていません。しかし、結果は、2つの実験の公開ウェブページ39、40から入手可能である。これらは、NPMの再構成のために選択されるべきで簡略化されたモデルである。
  2. その点を再現するために使用される簡略化されたモデルから得られたものといくつかの代表的なNPM点の運動を比較し、単純化モデルカバレッジの品質をテストするためである。指定されたNPM点については、と関連する単純化されたモデルを構築適切な大衆。
  3. そのモデルによって表される減衰のその単純化したモデルの倍分岐分に代表される生産分が含まれ、各モデルタイプに重みを割り当てます。
  4. 関連する生産のために、唯一のペア生産簡略化したモデルを考慮すると、2つの関連簡略化されたモデル間の重みを分割。
  5. それはグループ、同様の生産および崩壊モードにするために、NPMイベントトポロジに物理的にやる気の簡略化のセットを適用することを推奨します。
  6. 団結へのすべての単純化したモデルのための重みの和を正規化。
  7. 以前のプロトコルで記述されているイベントの生成手順を使用して、代表NPM点の運動学的分布を計算する。
  8. 典型的な信号の選択の後、NPM点の運動を組み合わせた単純化モデルとは(30%)σを超えて異なる場合は、生産と減衰を向上させるために追加的な単純化したモデルが含まれ位相空間のカバレッジ。 15%のレベルでの不一致が原因で最も新しい物理モデルで急速に下がり断面の最終的な除外の結果にほとんど影響を与えている。

3。建設を制限

  1. 利用可能な、関連して適用することができ、各実験信号領域で検討されて簡略化されたモデルのための新しい物理現象の数の95%信頼水準の上限を取得します。
  2. ポイントは除外された仮定(もしあれば)その下に決定するために、各パラメータ空間点に関心のあるNPMに式1および3〜5を適用します。
  3. 地域が適切に‡を組み合わせることができるように、信号領域」の背景の不確実性との相関が利用可能でない限り、最高の期待される性能と信号領域で設定された制限値を使用してください。
  4. 以前のプロトコルと除外輪郭の普及により行わキネマの比較で、RAを決定NGEする実験除外があるべきである。

‡現在、そのような相関は利用できません。

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Representative Results

MSUGRA、出力の破壊のパラメータ空間内の点へのモデル解体工程を適用した最良に係るすべての生成されたイベントのための様々な生産及び減衰モードをカウントアップし、対応する生産速度をプロットした画分を分岐することにより可視化することができる相対頻度。代表MSUGRAポイントの様々な生産及び減衰モードのための分枝分画を図2および図3に示されている。 SUSYパラメータ空間内の他の点についても同様の数字の数が多い41オンラインで入手できます。

図4に示されているようMSUGRAの場合には、位相空間を横切るいくつかの傾向が存在する。スクォーク生産は、低M 0、m 1/2で地域で支配し、グルーイノ生産は高M 0、m 1/2で領域内に支配する。この地域のスクォーク生産が支配する場合、直接スクォークは最も軽い超対称粒子(LSP)に減衰するが好まれている。グルーイノ生産が支配地域では、しかし、LSPへグルーイノの直接の崩壊は、全減衰位相空間の以上〜30%を構成することはありません。介在する領域では、直接chargino生産は、特に高いM 0とsquarksとgluinosすべて重い、高い、M 1月2日に向けて、無視できない貢献を構成する。このMSUGRAプレーンは、それゆえ、5単純化モデル(SM)のシナリオでカバーすることができます。

  • 直接クォーク(SM 1)の発光を経由してLSPに崩壊squarks一対の生産;
  • 直接2クォーク(SM 2)の発光を経由してLSPに崩壊gluinos一対の生産;
  • LSPにワンステップで減衰squarks一対の生産。スクォークはクォークの放出を経由してcharginoに減衰し、charginoは、W-房総の放出を経由してLSPに崩壊する nは(SM 3);
  • gluinosのペア生産、LSPへのワンステップのどの崩壊。グルーイノは2クォークの放出を経由してcharginoに減衰し、charginoは、W-ボソン(SM 4)の発光を経由してLSPに崩壊、そして
  • 直接、W-ボソン(SM 5)の発光を経由してLSPに崩壊charginos、一組生産。

これら5つの簡略化されたモデルの一つに属するものとして分類MSUGRA事象の割合を図5に示されている。 MSUGRAの例では、以下の追加の簡素化近似が行われます。スクォークがグルーイノまで減衰すると、グルーイノ崩壊は、イベント·トポロジを分類する際にカウントされ、グルーイノへスクォークの崩壊は、イベント中に追加のジェットとしてカウントされます(「プラスジェット」)には、初期または最終の状態の放射線と同じであるかのように。グルーイノはスクォークを通じて減衰するとiles/ftp_upload/50419/50419gtilde.jpg "/>→Q qtildeqtilde →Q グルーイノは2つのジェットを生産し、直接減衰したかのようにしかし、崩壊の最終状態はまだスクォークステップを省略して、表示​​され、運動中のいくつかの(小)の違いを保存します。グルーイノのない中間スクォークとクォーク対の放出を経由して減衰しているかのようにこのような場合には、そのため、崩壊系列は、(分類されているgtilde →QQ )ではなくてスクォーク減衰としてそれを分類するよりも追加の初期または最終状態の放射線のようなジェット( qtilde →Q プラスジェット(S))。関連するスクォーク-グルーイノ生産はスクォークとグルーイノ単純化モデル間で均等に分割されます。これらの近似により、考慮中の5簡略化モデルの一つとしてSUSY事象の大部分を分類することができる。これは、モデルの再構築に向けた最初のステップです。

2 MSUGRAパラメータ空間の点のイベント運動は、それらを模倣するために使用される単純化されたモデルの組み合わせと共に、 図6、図7、図8に示されている。この2点は、上述の方法を用いて分解され、選択した5個の簡略化モデルは、質量スペクトル、生産速度に応じて構築され、合成され、そしてポイントの端数を分岐。単純化モデルイベントはMSUGRAイベントと同一の方法で生成され、分析された。ここでは、LHC超対称検索で使用されるキーキネマ変数の4が示されています。大手4の横方向運動量のスカラー和として定義大手ジェット横運動量(P T )、レプトンP t 、横方向のエネルギー、有効質量が不足して、ジェットやレプトン。 2つの機能がジェットをリードすると、横方向のエネルギー分布が不足して、強力な生産とweakino生産に対応し、有効質量に表示されます。これらの包括的なビューションでは、いくつかの相違がはっきりと見える。低Tのp レプトンテールは、例えば、単純化されたモデルのいずれかによって覆われていないタウ崩壊から主になる。低不足している横方向のエネルギーが、低い有効質量領域がモデル化されていないLSP-Xに関連する生産、からのものがある。ほとんどの運動学的特徴が記載されている急速に下がり、バックグラウンドでパラメータ空間における探索の目的のためにPGSによって結構です。タウ偽のレートは、タウ解析結果のパラメータ化に重要な課題のままであり、完全にその問題に対処することは、このプロトコルの範囲を超えています。

しかし、LHCで使用されるほとんどの信号領域のカットは、単純な減衰トポロジは、より複雑な、多くの場合、よりソフト以上に多数のイベントを優先して選択されるようなものである。このように、信号領域の選択を簡略化モデルで運動イベントの記述を改善する傾向がある。最近のATLAS SUSY検索16に使用されるものと同様の一レプトン領域の比較は、 図7および図8に示されている。形や尾の両方で合意が有意に優れています。単純化されたモデルのための運動は、完全な超対称ポイントの効率と受け入れがうまく説明することができることを示唆し、 包括的な SUSYモデルキネマティクスによく比較単純化されたモデルの限られた組み合わせによる。もちろん、単純化したモデルで説明したトポロジに対応するだけSUSYイベントの運動は、その単純化モデルの対応と同じです。これは、これらの単純化モデルでカバーされていないこれらのイベントは、合計イベントやカバーされているものに運動学的に類似しての小部分のどちらかであることを確認として機能します。これはMSUGRA例のモデル再構築ステップを完了します。

セクション3アンダーリミット設定手順はその後、= 10日焼けβでMSUGRA面に適用される0 = 0、アトラスゼロレプトン検索16から信号領域を使用して、> 0、μされる。 5本の信号領域は、この検索に含まれており、最高の期待限界信号領域は、各点のために使用される。最適な信号領域において予想されるSUSYイベントの数が観察された95%の信頼水準を超えた場合ポイントは除外されると考えられるその信号領域における新しい物理現象の上限。 図9に、前述のように単純化モデル排除の結果は、信号に対する系統的不確実性のない零レプトン排除と比較される。四つ単純化モデル排除曲線は、式1及び3-5に対応し、示されている。ゼロレプトン排除限界と比較して、最も保守的な単純化したモデルベースの​​アプローチはによって支配地域ではなく、悪いんqtildegtilde最大〜100 GeVの正しい制限が不足している、関連する生産をweakino。これは( 図3のオープンモードを多数CF)によりグルーイノの比較的複雑な崩壊に一部でもある。報道は本当の限界にずっと近いによって支配地域のqtildeqtildegtildegtilde単純化したモデルに由来する限界が真の限界の40 GeVの範囲内であるため、生産、。

この処方は、信号モデルの理論的不確実性の治療を省略します。実際には、LHCの実験は、現在、一貫性のある方法で、これらの不確実性を治療しない、また不確実性のすべてが含まれています。まだ実験は、例えば、GUTスケールパラメータから見える質量の計算における不確実性を含まない。目の限界ここで提示され、従って、公開された限界値とは異なることが予想されるべきである。 図10では、ゼロレプトンチャネル内の公開ATLAS排除限界は、信号上の任意の系統的不確実性なしに、ここで得られたものと比較される。信号の不確実性のない制限が公開さ制限よりも明らかに高い。紙の残りの部分では、信号への体系的な不確実性のない制限が単純化されたモデルを使用して到着した対象の「正解」とさせていただきます。理論的な不確実性は、同じように両方に加えることができ、ほぼ同じように両方の制限に影響を与える。

できるだけ正確に存在資源で達成可能な結果を描写するために、単純化したモデル点は、ATLAS実験17で既に使用されるものとほぼ対応したグリッド上に生成される。これらの点の間に、Aε次元mが補間されるスクォーク/ M グルーイノ = M のLSPグリッド。 SM 3およびSM 4は、3次元のグリッドであり、それは実験がフル3次元Aεを提供することはほとんどありませんので、中間chargino質量の3つの値が使用されているため、M chargino = X×(M スクォーク/グルーイノ - M のLSP)+ mは LSPは 、0.5 = 0.25をX、および0.75。これら3つの2次元平面の間を補間するために、単純な二次フィットを使用する。 Mの LSP = Mの chargino とM スクォーク/グルーイノの境界に近づくと、崩壊モードは、当然、より複雑な補間が不要に、オフにしてください。

除外曲線を比較すると、1は確かに保守的な排除限界は、式を使用して設定することを確認することができます。 1は、簡易モードによくカバーされている位相空間の領域で非常によく "正しい"排除限界に続くLS(CF 図5)。だけでなく、式、カバーされない地域での。 3はまだ保守的な制限を提供します。積極的な制限は、式で設定してください。長いグルーイノ崩壊鎖が短い鎖でよくモデル化されていることを前提ので5は、スクォーク支配地域で最大40 GeVのことで、位相空間のグルーイノ支配地域で最大100 GeVので除外を過大評価単純化されたモデルは、いくつかのレベルでは無効です。パラメータ空間のカバレッジの点で、20%アンダーカバー保守的な制限、10%アンダーカバー中央の2制限、および10%のオーバーカバーアグレッシブ限界。当然のことながら、利用可能な単純化されたモデルの辞書を展開すると、控えめな制限を改善し、より正確なとして積極的な限界を減少させる、より生産や崩壊モードのために含まれています。しかし、簡略化されたモデルは、この少数の、保守的な限界のセットが「正しい」結果に近い。

例証の目的のために、限界が高い日焼けβでMSUGRA信号領域上に配置される。制限は、 図11に示されている。 図10で観察された合意に基づき、実験的な除外はビット式で設定された除外を越えた位置にある必要があります。 3。

よりエキゾチックな理論に外挿して、あるいは理論を超対称性のように単純化モデルの小さなリストの適用を拡大するには、いくつかの近似値を作ることができる。

  1. その重いフレーバージェットは風味付けが含まれていない検索用の光風味ジェットと同じです。
  2. 光子は光子を識別しない検索用のジェットと同じであること;
  3. その半分以上の時間、charginoは(ニュートラリーノ)W-ボソン(Zボゾン)の発光を経由してLSPに崩壊するグルーイノと機能的に同一のシグネチャを生成する2クォークの放出を経由して減衰する。
T ">このような近似が物理的に十分に動機づけられていると、完全な実験結果と一致してまだ限界をもたらすべきである。

図1
図1。左アトラス3ジェット"ほつれ" 1-レプトン信号領域17の公開Aε。右、ここで使用MadGraph +ピューティアー+ PGSのセットアップで再現同じ。いくつかの相違点は、ここで使用される様々な発電機や、より高い統計から予想されるが、二人は互いに密接に従ってください。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

19/50419fig2highres.jpg "SRC =" / files/ftp_upload/50419/50419fig2.jpg "/>
図2。 SUSYの生産メカニズムやMSUGRAパラメータ空間における減衰モードの分岐比。一番上の行(M 0 = 300 GeVの、M 1/2 = 600 GeVの黄褐色(β)= 10、0 = 0 GeVの、そして> )は、スクォーク産生によって支配されるパラメータ空間内の領域に典型的であり、最下行(mは 0 = 1,000トロンは、m 1/2 = 350トロン、黄褐色(β)= 10、0 = 0トロン、およびμ > 0)両極端の間に多少位置するパラメータ空間内の領域に典型的である。それらの分岐画分が0.5%よりも大きい場合に明確にするために、生産及び減衰モードにのみ記載されている。番号のラベルは「SM」は、モデルの再構築プロトコルで説明簡略化したモデルに対応する崩壊モードに与えられる。les/ftp_upload/50419/50419fig3large.jpg "ターゲット=" _blank ">大きな画像を見るにはここをクリックしてください。

図3
図3。SUSYの生産メカニズムとMSUGRAパラメータ空間での崩壊モードの分岐比。一番上の行(M 0 = 300 GeVの、M 1/2 = 500 GeVの黄褐色(β)= 25、0 = 1500 GeVの、そしてμ> 0)スクォーク産生によって支配されるパラメータ空間内の領域に典型的であり、最下行(mは 0 = 2,100トロンは、m 1/2 = 100トロン、黄褐色(β)= 45、0 = 500トロン、μ> 0)グルーイノ生産によって支配地域の典型的なものである。明確にするために、生産、崩壊モードでのみ表示されている場合それらの分枝画分は0.5%以上である。番号のラベルは「SM」は、モデルの再構築プロトコルで説明簡略化したモデルに対応する崩壊モードに与えられる。白の領域のモデルは、限定されたモンテカルロ統計を、単純化したモデルで説明しなかったイベントがありませんでした。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図4
分岐比の、%で、日焼けしたMSUGRAパラメータ空間内のメインSUSYの生産と減衰モードの図4。変動(β)= 10、0、μ>強いsparticlesである0。右上隅に、重い、かなりのCONTRを含んで weakino生産からibution。白の領域のモデルは、限定されたモンテカルロ統計を、単純化したモデルで説明しなかったイベントがありませんでした。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図5
図5。低たん(β)のために、本 ​​論文で検討5単純化されたモデルの一つに属するものとして分類MSUGRAイベントの割合(左)と、高たん(β)(右)。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

419fig6highres.jpg "SRC =" / files/ftp_upload/50419/50419fig6.jpg "/>
図6。スクォークプロダクション支配MSUGRAポイント(M 0 = 300 GeVの、M 1/2 = 600 GeVの黄褐色(β)= 10、0 = 0 GeVの、μ> 0)とのセットの運動学5単純化されたモデルは 、左上から同じ質量スペクトル。時計回りに用いたジェットP Tをリードする、ミュオンP t 、有効質量をリードし、横方向のエネルギーが不足して構築した 。無信号選択が適用されていない。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図7
図7。スクォーク-のproduの運動学ction支配MSUGRAポイント(M 0 = 300 GeVの、M 1/2 = 600 GeVの黄褐色(β)= 10、0 = 0 GeVの、及び> 0μ)と5単純化されたモデルのセットは、同じ質量を使用して構築スペクトル。時計回りに左上、大手ジェットP t 、大手ミューオンP t 、有効質量、そして行方不明の横エネルギーから。 1 -レプトン4ジェット"タイト" ATLAS SUSY探索と同様の信号選択が適用されています。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図8
図8。複雑MSUGRA点の運動学(M 0 = 1,000 GeVの、M 1/2 =350 GeVの黄褐色(β)= 10、0 = 0 GeVの、μ> 0)と5単純化されたモデルのセットが同じ質量スペクトルを用いて構築した。時計回り左上から、ジェットP Tをリードするには、ミューオンP Tをリードする、有効質量、そして行方不明の横エネルギー。 1 -レプトン4ジェット"タイト" ATLAS SUSY探索と同様の信号選択が適用されています。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図9
図9。= 10日焼けβでMSUGRAモデルの複合ゼロレプトン除外制限、排除限界と比較して= 0 0、μ> 0(10A)簡略化したモデルを使用して得られたのみ(10B)。最高の期待の限界を提供する信号領域は、パラメータ空間内の指定されたポイントのために採取されている。予想される95%の信頼レベルの制限は、青い破線として示されており、観測された制限は、赤い実線として示されている。これらの制限のいくつかは、わずかに異なるパラメータの選択肢を使用して製造したが、以前の検索からの結果はまた、比較の目的で42〜48のために示されている。単純化したモデルの制限は、本文中の限界方程式に対応し、仮定の4つの異なるセットを使用して生成されます。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図10
図10。のために組み合わせゼロレプトン除外限界排除限界と比較してMSUGRAの= 10日焼けβ付きのモデルの場合、0 = 0、μ> 0 16(左)PGSを使用して取得し、信号に関する体系の不確実性のない。最高の期待される限度を提供する信号領域がために取られるパラメータ空間内のポイントを与えられた。期待95%信頼水準の上限は、青い点線で示されており、観察の限界を赤い実線で示されている。これらの制限のいくつかは、わずかに異なるパラメータの選択肢を使用して製造したが、以前の検索からの結果はまた、比較の目的で42〜48のために示されている。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

図11
Fiのグレ11。= 40日焼けβでMSUGRAモデルの除外制限、0 = -500 GeVの、μ> 0(左)と日焼けβ= 20、0 = 500 GeVの、μ> 0(右)のみ簡略化したモデルを使用して得られた。合わせた制限は、パラメータ空間内の各点での最高の期待限界を生成する信号領域を使用することによって得られる。単純化したモデルの制限は、本文中の限界方程式に対応し、仮定の4つの異なるセットを使用して生成されます。 大きな画像を見るにはここをクリックしてください

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Discussion

完全な新しい物理モデルで排除輪郭を生成するために単純化モデルの制限の適用が実証されている。 MSUGRAパラメータ空間点の明らかな複雑さにもかかわらず、運動学を簡略化モデルの少数の組み合わせによって十分に再現することができる。特定の信号領域内で見たとき、これまでのLHCで行わ検索は高P Tオブジェクト (比較的)少数の単純化したモデルのようなイベントトポロジーを好む傾向があるので、運動学的契約はさらに向上する。

単純化されたモデルから派生した排他輪郭がすでに専用検索で公表されて好意的に比較します。この手順では、それは些細なよりエキゾチックな超対称性理論への、あるいは単純化したモデルでカバー署名をnonSUSY理論に除外結果を書き直すことが可能である。この方法はさらに、データAの保存のための簡単​​なルートを可能にするND将来の理論への現在の検索のアプリケーション。

実際には、このアプローチは、LHC実験とLHC理論家とphenomenologistsへの大きな利益のための貯蓄の重要なリソースを意味します。行列要素と崩壊確率から得られる情報を使用して理論を作り直すことで、機種のコンピューティング集約型のシミュレーションが行われている必要があります。その代わりに、実験は素直に含まれる理論モデルの多種多様で除外結果を提供するために自由である - しかし、完全に覆われされない場合があります - シンプルな最終状態署名。同様に、理論家は、LHCの実験は、その有利なモデルに限界を生成するのを待つ必要はありません。簡略化したモデルは、モデルのすべての製造及び減衰モードをカバーしないかもしれないが、単純化されたモデルは、比較的少数のその可能性をかなり広い範囲をカバーすることができる。このようにして取得された除外は正確に完全な実験の結果を重複しない精神的な検索。現在LHC検索の時代では、しかし、それらは、理論容量が既に既に行わ探索によって除外されているどのくらいの重要かつ驚くほど正確な推定を与え、どれだけ、まだ発見に開放されていてもよい。

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Disclosures

著者は、ATLASのコラボレーションの両方のメンバーである。しかし、金銭的またはそうでない場合には、ATLASの内部リソースは、この作業の完了に使用されなかった。

Acknowledgements

著者は、単純化されたモデルや潜在的な落とし穴の重要な議論のためにジェイ·ワッカーに感謝したいと思います。建設的な批判や励ましにもマックスBaakへとEifertティル感謝それが必要だったときはいつでも。このコラボレーションが可能になるため、CERNサマー留学生プログラムに感謝します。

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