وضع حدود على التناظر الفائق باستخدام نماذج المبسطة

أحد ملحقات الواعدة من النموذج القياسي، التناظر الفائق (SUSY) ^1-14، هو البؤرة المركزية للعديد من عمليات البحث من خلال التجارب LHC في سيرن. البيانات التي تم جمعها في عام 2011 هي بالفعل كافية لدفع حدود الفيزياء الجديدة ما هو أبعد من أي المصادم السابق ^15-22. مع وصول بيانات جديدة ويتم دفع تزال أبعد الاستثناءات، سيكون من المهم على نحو متزايد على التواصل بوضوح إلى المجتمع ما الفيزياء مناطق واسعة الفضاء المعلمة فائق تم استبعادها. عادة ما يتم تعيين الحدود الحالية مقيدة على الطائرات ثنائية الأبعاد، والتي في كثير من الأحيان لا تمثل المتنوعة المتاحة SUSY الفضاء المعلمة ويصعب فهمها على النحو قيود على الجماهير المادية أو الكسور المتفرعة. وهناك مجموعة كبيرة من نماذج مبسطة ^23، تم اقتراح ²⁴ للمساعدة في فهم هذه الحدود، وقدمت كل من ATLAS و CMS نتائج الاستبعاد للعديد من هذه النماذج ^15-20.

يوضح هذه الورقة تطبيق هذه الاستثناءات نموذج مبسط لكامل نموذج الفيزياء الجديدة باستخدام المثال من بارامغناطيسية فائقة الحد الأدنى (MSUGRA، والمعروف أيضا باسم CMSSM) ^25-30. يتم اختيار هذا النموذج من أجل مقارنة حدود تعيين باستخدام نماذج مبسطة لتلك التي نشرت بشكل مستقل من قبل التجارب. هذا الإجراء هو عام بما فيه الكفاية لتكون قابلة للتمديد إلى أي نموذج الفيزياء الجديدة (NPM). لأن هذا يمثل أول محاولة ل"إغلاق حلقة" ووضع قيود على SUSY باستخدام نماذج مبسطة، يتم استكشاف عدد من الافتراضات حول مدى انطباق حدود على وجه الخصوص نماذج مبسطة، مما أدى إلى وصفات لوضع حدود المحافظة والعدوانية على النظريات التي لديها لم يتم فحصها من قبل تجارب المصادم.

لوضع حد في الآلية الوقائية الوطنية، هناك حاجة إلى ثلاث عمليات منفصلة. أولا، لا بد من تفكيكه إلى أجزاء الآلية الوقائية الوطنية المكونة لها، التي تفصل بين مختلف الم Ùوسائط كشن وسائط تسوس لجميع جزيئات جديدة في النموذج. ثانيا، يجب أن يتم اختيار مجموعة من نماذج مبسطة لإعادة الحركيات وطبولوجيا الحدث ذات الصلة في الآلية الوقائية الوطنية. الثالث، حدود متاح في هذه النماذج المبسطة يجب أن تكون مجتمعة من أجل إنتاج قيود على الآلية الوقائية الوطنية. يتم وصف هذه الإجراءات الثلاثة في البروتوكول. وتقدم بعض تقريبية إضافية أيضا التي قد توسيع انطباق نماذج مبسطة بالفعل متاحة لنطاق أوسع من طبولوجيا الحدث.

ويتضمن كاملة NPM عادة العديد من وسائل الإنتاج والعديد من يضمحل اللاحقة ممكن. والتفكيكية نماذج جديدة في الفيزياء مكوناتها وتطبيق حدود نموذج مبسط لتلك المكونات يسمح ببناء استثناء لحد مباشرة. للإشارة أي منطقة، يمكن تعيين الحد الأكثر تحفظا باستخدام جزء P إنتاج _{(أ، ب)} (حيث يمثل أ، ب السبا نموذج مبسطوضع الإنتاج rticle) للأحداث مطابقة لنموذج مبسط ط وجزء المتفرعة للsparticles المنتجة للتسوس بالطريقة التي وصفها نموذج † مبسطة، BR _{ل→ ط} س _ب BR _{→ ط.} ويمكن بعد ذلك أن يكتب العدد المتوقع للأحداث في منطقة إشارة معينة من هذه طبولوجيا البساطة

حيث المبلغ هو أكثر نماذج مبسطة، σ _طفل هو مجموع المقطع العرضي للنقطة الآلية الوقائية الوطنية، L _{كثافة العمليات} هو لمعان المتكاملة المستخدمة في البحث، وAE _{أ، ب ط →} هو قبول مرات الكفاءة للأحداث نموذج مبسط في إشارة المنطقة التي يجري النظر فيها. ويمكن مقارنة هذا العدد إلى حد مستوى ثقة 95٪ العلوية المتوقعة على عدد من الأحداث الجديدة الفيزياء رس تحديد المنطقة البحث الأمثل. ويمكن بعد ذلك نموذج استبعادها إذا N هو أكبر من عدد لوحظ من الأحداث الفيزياء الجديدة مستبعدة على مستوى ثقة 95٪. الاستثناءات في المناطق غير المتداخلة قد تكون مجتمعة، إذا كانت المعلومات حول الارتباطات من الشكوك بهم هو متاح. إذا كانت هذه المعلومات غير متوفرة، وأفضل منطقة إشارة أو التحليل أن توفر الحد أفضل من المتوقع يمكن استخدامها لمحاولة استبعاد النموذج.

من أجل بناء حدود ملموسة مع هذا الأسلوب، يجب أن يتم في Aε لمختلف نماذج مبسطة متاحة من قبل التجارب المصادم. وقد نشرت كل من CMS وATLAS الأرقام مع Aε لعدة نماذج، وعدد قليل من الأرقام المتوفرة في قاعدة بيانات HepData ^31. من أجل إظهار قيمة نشر جميع هذه الجداول، فإننا نرى أنه من المهم لتوفير حدود الملموسة التي هي مماثلة لتلك التي سبق نشرها. لذا فإننا نستخدم (وdescribه في البروتوكول باعتباره خطوة اختيارية) محاكاة كاشف سريع لمحاكاة تأثير ATLAS أو كاشف CMS. وAε المستمدة من محاكاة جميلة جيد مقارنة (PGS) ³² إلى أن نشرته ATLAS في شبكة نموذج مبسط في الشكل 1. هذه النتائج قريبة بما فيه الكفاية لبعضها البعض (داخل ما يقرب من 25٪) أنه بدلا من الانتظار لجميع النتائج إلى أن تكون علنية، وتستمد نتائج Aε لشبكات المتبقية باستخدام PGS واستخدامها مباشرة في ما تبقى من هذه الورقة. حيث بلغ عدد متاحة للجمهور نموذج مبسط نتائج Aε ينمو، ينبغي خفض كبير في الحاجة إلى مثل هذه تقريبية.

اثنين من افتراضات متحفظة تسمح بإدراج عدد أكبر من وسائط الإنتاج والاضمحلال في الحد. الأول هو أن للإنتاج يرتبط Aε التجريبية على الأقل بما يصل الى وAε للأسوأ من أوضاع إنتاج اثنين. إلىالبحث الشامل، وهذا عموما هو افتراض جيدة. سيكون الحد الأدنى المتوقع لعدد من الأحداث ثم تكون

حيث يدير مجموع الاول على جميع وسائل الإنتاج، ويتم تضمين فقط تلك حيث a و b هي بالضبط تلك الجسيمات من نموذج مبسط في المعادلة 1. وبالمثل، فإن Aε ليضمحل مع مختلف الساقين يمكن أن يفترض أن تكون على الأقل بنفس مستوى Aε للأسوأ من ساقيه. وهذا هو،

حيث تم الآن تضمين المخططات مع يضمحل مختلفة على جانبي.

سوف افتراضين مزيد تسمح الإعداد من شارعحدود icter. يمكن للمرء أن يفترض أن Aε التجريبية لجميع وسائل الإنتاج في نظرية مشابهة لمتوسط ​​Aε للأوضاع الإنتاج من خلال نماذج مبسطة تغطيتها. في هذه الحالة، يمكن بدلا من ذلك أن يكتب العدد المتوقع للأحداث كما

حيث المبالغ أكثر من فقط تلك سائط الإنتاج من خلال نماذج مبسطة غطت على السواء. واحدة أخرى قد تفترض أن Aε لجميع وسائل تسوس في نظرية مشابهة لمتوسط ​​Aε لتلك الأحداث من قبل طبولوجيا نموذج مبسط مغطاة. ثم قد تتم كتابة العدد المتوقع من الأحداث على النحو التالي:

حيث الآغافي المبالغ تشغيل فقط على نماذج مبسطة. بوضوح، يتم توفير الحد MSUGRA الأكثر عدوانية في إطار هذا الافتراض، والحد المعين بهذه الطريقة خطر الاستبعاد مدعيا للمناطق التي لا، في الواقع، أن تستبعد عند مستوى الثقة 95٪ بحلول بحث مخصص. على الرغم من دقة هذه تقريبية اثنين قد يكون المشتبه به، إذا كان الحركيات الحدث بما في ذلك نماذج مبسطة مقارنة العطف إلى نقطة الفضاء المعلمة SUSY كاملة، فإنها قد لا يكون من غير المعقول.

† بعض نماذج مبسطة تستخدم الآن في LHC تشمل الإنتاج المرتبطة بها. بينما لم تناقش صراحة هنا، المعادلات يمكن تمديدها بشكل مسلي للسماح لهذه القضية.