ATLAS実験におけるSUSY
の発見能力
日本物理学会
2007年9月21日 @北海道大学
岸本圭司, 金谷奈央子A,
浅井祥仁, 小林富雄A
東京大学理学系研究科,
東京大学素粒子物理国際研究センターA
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Introduction
研究の動機
• これまでmSUGRAをベースにSUSY事象の最適化を行って
きたが、他のモデルではどうか。
• Full Optimizationは実用的でないので、他の最適化を考え
る。
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超対称性モデル
•
今回解析した超対称性モデル
mSUGRA (minimal Super Gravity model)
最大限に強い仮定を入れて、パラメータ数を最小にしたSUGRAモデル
NUHM (Non Universal Higgs Masses model)
SUGRAの1種だがminmalでない、Higgsinoのmassをフリーにしたモデル
GMSB (Gauge Mediated Symmetry Breaking model)
Gauge相互作用により超対称性の破れが伝わるとするモデル
•
実験的にはこれらのイベントトポロジーは同じ
missing Et + high Pt multi Jet + (leptons)
しかし、これら3つの比率はモデルやパラメータに依存する
(例えば、モデルによってleptonが多かったり少なかったりする。)
• LSPについて
mSUGRAだとlightest neutralinoはBinolikeな粒子になりやすいが、NUHMではそうで
mSUGRA → lightest neutralinoがLSP
はない (Higgsino-like にもなりうる!)
NUHM
→ 同上 ただし
GMSB
→ GravitinoがLSP、今回はsleptonがNext LSPとなる(Nm=5)を仮定
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発見能力の評価方法
•
•
•
「発見可能」を以下で定義する。
# of signal : S > 10 かつ significance : S/sqrt(B) > 5
Significanceが最大になるようにCutを決定し、その上で発見可能かどうかの判
定をする。
最適化したcut変数は以下の3つ
missing Et cut
1st Jet Pt cut
4th Jet Pt cut
これら全てを独立に最適化するのでFull Optimizationと呼んでいる。
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mSUGRAの発見能力
•
Full OptimizationでmSUGRAの発見能力を評価した結果が下図である。
(ラインより下の領域でmSUGRAが発見可能であることを示している。)
1fb-1
⇒1fb-1で 1.5TeV程度までのsquark,gluinoが発見可能
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10fb-1
→2TeV程度までのsquark,gluino
が発見可能
0.1fb-1
(2008年末までに到達予定)
→1TeV程度までのsquark,gluino
が発見可能
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mEt Optimization
•
•
実際の実験では、よりシンプルなCutを準備したほうが良い。
そこで、missing Et cutのみを最適化する(mEt Optimization)
•
•
mass scaleが大きいほど、大きなmissing Et cutが必要
到達可能なmass scaleと積分luminocityは対応
luminocityの増加にともない、missing Et cutを強くすればよい。
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mEt Optimizationのパフォーマンス
Z軸方向に
0leptonモード
をプロット
1 leptonモード
赤が1に近い領域
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mSUGRAの発見能力2
•
mEt Optimizationにより、mSUGRAの発見能力を再評価した。(破線はFull)
→ Discovery Reachはほとんど変わらない。
⇒ 以下では、mEt Optimizationを他のモデルにも適用する。
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NUHMの発見能力
•
mEt Optimizationを用いて、NUHMの発見能力を評価した。
1fb-1
⇒mSUGRAと同程度の発見能力を持つ
1fb-1で1.5TeV程度のsquark,gluinoが発見可能である。
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NUHM と mSUGRA の比較
•
mSUGRAのDiscovery Reach(破線)を重ねると
mSUGRA
NUHM
mSUGRA
2leptonモードの発見能力がmSUGRAより、良くなっている
なぜなら、NUHMはHiggsinoが軽くなる
→重いgauginoにWino成分が混ざる
⇒ 崩壊の段数が増え、レプトンが増える
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GMSBの発見能力
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mEt Optimizationを用いて、GMSBの発見能力を評価した。
1fb-1
GMSBでは2レプトンモードの
発見能力が高い
GMSB(sleptonがNLSPである場合)
はSUGRAに比べて放出される
leptonがかなり多い(下図)
mEt Optimization
⇒ 1fb-1 でおよそ1.5TeV程度までのgluino,squarkが発見可能
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Summary
• シンプルな最適化の方法として、mEt Optimizationが有効である。
• mET Optimizationを各超対称性モデルに適用した結果、
mSUGRAは、0.1fb-1で1TeV程度のmass scaleまで発見可能
1fb-1で1.5TeV程度のmass scaleまで発見可能
10fb-1で2TeV程度のmass scaleまで発見可能
NUHM,GMSBの発見能力も同程度である
ことが分かった。
• 今後はAMSBなどの他のモデルの発見能力も評価していきたい。
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backup
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バックグラウンドの系統誤差を含めた
発見能力
•
バックグラウンドを2倍にして、発見能力を評価した。(破線はエラーなし)
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ダウンロード

Non-minimal SUGRA modelの発見能力