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LHC 8TEVのまとめと
14TEVの展望
カラー荷をもった
SUSY
新学術領領域 「先端加速器LHCが切切り拓拓くテラスケール
の素粒粒⼦子物理理学」研究会
⾦金金⾕谷 奈奈央⼦子（東京⼤大学素粒粒⼦子物理理国際研究センター）
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⽬目次
!  ８TeV RUN1のSUSY探索索のまとめ
!  14TeV SUSY探索索展望
!  纏め
チャージーノ・ニュートラリーノ探索索
は⼭山本さんのトーク
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８TeV RUN1のSUSY探索索のまとめ
最近の解析結果とサマリー
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SUSY探索索@LHC
結果はほぼ出そろっている。
論論⽂文執筆中。。。
基本的にPRC解析が中⼼心：
マルチジェット＋MET+X
!  グルイーノ・スクォーク探索索
ジェット数と重さ（Meff, HT, αT , mT2）で場合分け
レプトン：0L, 1L, SS （⼤大抵はorthogonal）
!  ストップ・スボトム探索索
b-‐‑‒jet要求。トップの質量量に関する変数
（mT2, mCT）で場合分け
!  RPVの場合
missingET 最近はよりinclusiveに
(nBjet, njet, 重さ)で場合分け
mETを(ほとんど)要求しない、レプトン数
かジェット数(HT)で背景事象と分離離
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グルイーノ・スクォーク探索索
CMS SUS 13-‐‑‒012
ATLAS CONF 2013-‐‑‒047
重さとジェット数に頼る解析
"  ATLAS (Meff, MET/Meff)とnJet
"  CMS (HT, HT)とnJet
ATLAS 0L解析：すでに夏に更更新
Meff = MET + Σ|pT|
boostedジェットなど使って近々結果更更新予定
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スボトム探索索
質量量差とb-‐‑‒tagに頼る解析
CMS SUS13018 (17/03/14)
ATLAS JHEP10(2013)189
MCT (Contransverse mass) arXiv:0802.2879
２つのparticleを同じ⼤大きさで逆⽅方向の系へ
ttbarならmCTmax~∼137GeV
ATLASはISR解析により
この辺りもカバー
mCTの分布の形
を使う
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ストップ探索索
2レプトン解析
ATLAS SUSY-2013-19
Stransverse mass (mT2)
mT2( mχ ) ≡
p Tχ (1)
min
χ ( 2)
+ pT
= mET
[max{m ( p
2
T
mbjetT2
€
t
q(1)
T
mCT同様、質量量差を
⽤用いてttbarをおとす
]
, pTχ (1);mχ ),mT2 ( pTq(2), pTχ (2);mχ )}
b
W
ℓ
mT2
v
mbjetT2
mT2
mW＊< mtop – mb (top崩壊）
mis-‐‑‒tagged c-‐‑‒jet
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RPVのケース
ATLAS SUSY 2013-‐‑‒091
CMS SUS 13-‐‑‒010
RPV特徴
LHCで⾏行行われている解析
!  レゾナンス
!  Small MET（より多段な崩壊）
!  超寿命 (small coupling)
!  Small MET, but high HT
!  マルチジェットレゾナンス
!  マルチレプトン(or SS)
グルイーノ質量量下限値
917GeV
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ATLAS arXiv:1310.6584
⻑⾧長寿命のケース (R-‐‑‒hadron, stopped gluino)
Split SUSY scenario (スクォーク重い)
⻑⾧長寿命グルーオン→Rハドロン形成
~∼
~∼ -‐‑‒ ~∼
(gqq,gqqq,gg等)
Empty bunch(np<108)を使って解析
R-‐‑‒hadron
⽣生成、トラップ
R-‐‑‒hadron
崩壊
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超寿命のケース (heavy stable charged particle)
運動量量とベータの測定により質量量を決定
#  dE/dx測定(silicon strip)
#  Time of flight測定(muon検出器)
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サマリー (グルイーノ・スクォーク)
CMSSM (mh~∼125GeV)
~∼~∼
~∼~∼
gg -‐‑‒> qqqqχχ (4ジェット)
主にストップを
条件
介してのグルイーノ
三体崩壊 軽いスクォーク
(3b解析や1Lでカバー） 重いスクォーク
~∼
縮退(ΔM(g , LSP)~∼100GeV)
グルイーノ質量量下限値
~∼1.7TeV
~∼1.3TeV
0.6TeV
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サマリー (ストップ・スボトム)
質量量下限値
ストップ、スボトム
~∼700GeV
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14TeV RUN2のSUSY探索索の展望
重たいSUSY…
スカラー
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重たいスカラー
スカラーはどうも重そうである、、、
>10 TeV
スフェルミオン
スクォーク質量量下限値 (>1.7TeV in CMSSM@RUN1)
! ヒッグス質量量126GeV
HL-‐‑‒LHC発⾒見見限界
3.0TeV (mq~∼mg)
2.3TeV (mq>>mg)
! フレーバーの物理理 (FCNC, CP)
!  EDM
多少conservative(?)
グルイーノ
~∼2TeV
チャージーノ
ニュートラリーノ
Naturalnessは厳しいがDMとGUTはまだOK
ゲージーノ(グルイーノ)
が⾒見見える場合にフォーカス
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About RUN2
RUN1 (2012)
重⼼心系エネルギー 8TeV
50ns バンチ間隔
β 0.6m
最⼤大ルミノシティ 7 x 1033 cm-‐‑‒2s-‐‑‒1
LHCコミッショニングスケジュール
http://lhc-commissioning.web.cern.ch/lhc-commissioning/2015/2015commissioning-outline.htm
2015年年マシンスケジュール
https://espace.cern.ch/be-dep/BEDepartmentalDocuments/BE/
LHC_Schedule_2015.pdf
#  重⼼心系エネルギー 13(14)TeV
#  25 ns バンチ間隔
#  β* < 0.5m (0.6m in 2012) low emittance
ルミノシティー
1.6 x 1034 cm-‐‑‒2s-‐‑‒1
(±20%) 16
グルイーノ探索索
Cross section (pb)
" ”ナイーブ”なSUSYなら1.3TeVの質量量下限値 (RUN1)
" グルイーノ > 1-‐‑‒2TeV : パートンルミノシティーは10倍
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prospino2
10-1
10-2
√s = 14TeV
-3
10
10-4
10-5
10-6
-7
10
http://www.hep.ph.ic.ac.uk/~wstirlin/plots/
plots.html
Gluino pair production
(Squark=10TeV)
1000
2000
3000
4000
Gluino mass (GeV)
2TeV グルイーノ (断⾯面積1.4fb) ~∼60 events in 2015?
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グルイーノ探索索
RUN1解析・論論⽂文が遅れていて、RUN2解析準備はまだスタートできていない。
4⽉月頃から本格的にスタート
Thanks to 南さん(東⼤大D1)
2fb-‐‑‒1 発⾒見見感度度 100fb-‐‑‒1 発⾒見見感度度 2015年年夏が最初
の勝負どころ
Very preliminary
4jet analysis
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背景事象推定
RUN1 (8TeV おさらい）
重さ(Meff)とジェット数で場合わけし、広い質量量領領域、崩壊パターンをカバー
4ジェット解析 (meff>2.1TeV)
Leptonic W/ttbar事象からレプトンが
⾒見見えないトポロジー事象数を推定
グルイーノ1.8TeV
Nobs
Nexp
0
1.6 ± 1.4
•  コントロール領領域の事象数
•  理理論論の不不定性 (W/ttbar)
•  MC事象数
重いSUSY
→テール部の評価が鍵
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背景事象推定
!  グルイーノ⽣生成（スクォークはdecouple）にフォーカス
!  感度度と信頼度度により4ジェットを第⼀一発⾒見見チャンネルと考える
CR
外挿
（MC頼り)
SR
CR統計誤差⼤大
横⽅方向の
スケール
外挿理理論論誤差⼤大
8TeVのデータを単純にスケール
することでこれを克服できないか
南さん(東⼤大D1) 物理理学会初⽇日発表
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RUN2にむけて
! 信頼度度の⾼高い4ジェットをベース
! 質量量だけでなくトポロジーの情報も使い、感度度向上
＋追加情報の引き出し
R = (pT3+pT4)/(PT1+pT2)
…
質量量
背景事象推定⼿手法の信頼度度＋感度度の双⽅方を考慮して実験開始後に
ベースラインになる解析を構築中。。。
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纏め
! RUN1データ解析はほぼ終了了
(解析改善＋論論⽂文執筆中)
! RUN2が2015年年春に始まる予定
重⼼心系エネルギー13 (14)TeV。3年年で100fb-‐‑‒1。
! SUSY around the corner?
理理論論的には厳しそうではあるが何か⾒見見逃しているだけかもしれない？
実験側は解析、トリガー等の準備を整え、2015年年を迎える。