Установка ограничений на суперсимметрии с помощью упрощенных моделей

Одним из наиболее перспективных расширений Стандартной модели, суперсимметрии (SUSY) ^1-14, является в центре внимания многих поисков по LHC экспериментов в ЦЕРНе. Данные, собранные в 2011 году уже достаточно нажать пределы новой физики, помимо тех, о любой предыдущей коллайдера ^15-22. По мере появления новых данных прибыть и исключения толкнул еще дальше, то это будет более важно четко довести до сведения сообщества физики каких регионах обширной пространстве суперсимметричных параметров не были допущены. Текущие ограничения, как правило, устанавливается на ограниченных двумерных плоскостей, которые зачастую не представляют разнообразную доступное пространство параметров SUSY и трудно понять, как ограничения на физических масс или ветвящихся фракций. Большой набор упрощенных моделей ^{23, 24} были предложены за пособничество в понимании этих пределах, и оба ATLAS и CMS представили результаты исключений для некоторых из этих моделей ^15-20.

Эта статья демонстрирует применение этих упрощенных модельных исключений к полному новой физической модели на примере минимальной супергравитации (МсУГРА, также известный как CMSSM) ^25-30. Эта модель выбрана, чтобы сравнить пределы, установленные с использованием упрощенных моделей для тех, опубликованы независимо друг от друга экспериментов. Процедура достаточно общими, чтобы быть увеличен до любого нового физическая модель (НПМ). Поскольку это представляет собой первую попытку "закрыть петлю" и установить ограничения на суперсимметрии, используя упрощенные модели, ряд предположений о применимости лимитов на отдельных упрощенных моделей рассматриваются, в результате рецептов введении охранительных и агрессивные ограничения на теории, которые имеют не рассматривался экспериментов на БАКе.

Для установки лимита в НПМ, три отдельные операции не требуется. Во-первых, НПМ должен быть деконструкции на составные части, отделяя различные произвоРежимы ие и моды распада для всех новых частиц в модели. Во-вторых, набор упрощенных моделей должен быть выбран для воссоздания кинематику и соответствующие топологии событий в НПМ. В-третьих, имеющиеся ограничения на эти упрощенные модели должны быть объединены, чтобы произвести ограничения на НПМ. Эти три процедуры описаны в протоколе. Некоторые дополнительные приближения также при условии, что может расширить применимость уже имеющихся упрощенных моделей для более широкого круга топологий событий.

Полный НПМ обычно включает множество режимов производства и множество возможных последующих распадов. Деконструкция новых моделей физики в их компонентов и применение упрощенных модельных ограничений для этих компонентов позволяет строительство исключения ограничить напрямую. Для любого региона сигнала, наиболее консервативным предел может быть установлен с помощью производства дроби P _{(а, б)} (где а, Ь представляет собой упрощенную модель спаСтатья режим производства) событий, идентичных упрощенной модели я и ветвления фракция для выпускаемых счастиц до распада в порядке, описанных по упрощенной модели †, BR _{→ я} х BR _{B → I.} Ожидаемое количество событий в данной сигнала региона от этих простых топологий тогда можно записать в виде

где сумма берется по упрощенных моделей, σ _малыш является полное сечение точки НПМ, L _внутр является интегральная светимость используется в поиске, и _{А.Е., б → я} это принятие раз эффективность для упрощенной модели событий в Сигнал область рассматривается. Это число может быть по сравнению с ожидаемым верхнего предела 95% уровне достоверности по количеству новых физика событий то выбрать оптимальный область поиска. Модель может быть исключен, если N больше, чем наблюдаемого числа новых физических событий исключенных на уровне достоверности 95%. Исключения в непересекающихся областей могут быть объединены, если информация о корреляции их неопределенности доступно. Если эта информация не доступна, лучший сигнал или область анализа, который обеспечивает лучший ожидаемое ограничение может быть использован в попытке исключить модель.

Для того чтобы построить конкретные пределы с помощью этого метода, Ае для различных упрощенных моделей должны быть доступны по LHC экспериментов. Оба CMS и ATLAS опубликовали цифры с Ае для нескольких моделей, а некоторые из фигур доступны в базе данных HepData ^31. Для того чтобы продемонстрировать ценность публикации всех таких таблиц, мы чувствуем, что важно обеспечить конкретные пределы, которые сопоставимы с уже опубликованными. Поэтому мы используем (и описывающиеэ в протоколе в качестве необязательной стадии) моделирования быстро детектор подражать эффект ATLAS или детектора CMS. Ае происходит от Довольно неплохой симулятор (PGS) ³² по сравнению с опубликованы ATLAS В упрощенной модели сетки на рисунке 1. Эти результаты достаточно близки друг к другу (в пределах примерно 25%), что, а не ждать, все результаты должны быть открытыми, результаты Ае для остальных сетей получены с использованием PGS и использовать непосредственно в оставшейся части статьи. Поскольку число общедоступных упрощенную модель результатов Ае растет, потребность в таких приближений следует значительно сократить.

Два консервативные допущения позволяют включение большего числа производственных и распада мод в пределе. Во-первых, ассоциированного рождения экспериментальная Ае, по крайней мере столь же высоко как Ае к худшему из двух режимов производства. Длявключено результаты, это вообще хорошая предположение. Минимальная ожидаемое число событий тогда будет

где первая сумма пробегает все режимы производства, а только те, где а и Ъ именно те ​​частицы из упрощенной модели включены в уравнении 1. Аналогичным образом, Ае распадов с разными ног можно предположить, что по крайней мере выше, чем Ае к худшему из двух ног. То есть,

где диаграммы с различными распадов по обе стороны уже были включены.

Еще два предположения позволит установку улПределы icter. Можно предположить, что экспериментальное Ае для всех режимов производства в теории похож на среднего Ае для режимов производства, охваченных упрощенных моделей. В этом случае, ожидаемое число событий вместо можно записать в виде

где суммы являются более только тех способов производства, охваченных упрощенных моделей. Можно было бы далее, что А £ для всех мод распада в теории похож на среднего Ае для тех событий, подпадающих под упрощенную модель топологий. Тогда ожидаемое число событий можно записать в виде:

где агав суммах работают только над упрощенных моделей. Очевидно, самым агрессивным предел МсУГРА предоставляется в рамках этого предположения, и предельное множество таким образом рискует утверждая исключение для регионов, не будет, по сути, быть исключены на уровне достоверности 95% по выделенной категории. Хотя точность этих двух приближений может быть подозреваемым, если включено кинематика событием упрощенных моделей выгодно отличаются от полного параметр сУсИ точке пространства, они не могут быть необоснованными.

† Некоторые упрощенные модели в настоящее время используются на БАКе включать соответствующие производства. Хотя явно не обсуждается здесь, уравнения можно тривиально расширена, чтобы для этого случая.