Supersimetría en el LHC

Fenomenología avanzadaMaster de Física avanzadaVicente Lacuesta Miquel

SPS 1a Distribuciones de masa Masas de las sparticulas Masa del gluino Conclusiones

SPS 1a

SPS “Snowmass Points and Slopes” : son una serie de puntos de referencia y líneas en el espacio de parámetros en el MSSM

EL punto de referencia SPS 1a son unos puntos y líneas típicos del escenario de supergravedad mínima (mSUGRA)

Nos centraremos en SPS 1a ya que: Nos da un espectro de partículas donde muchos de los estados

son accesibles para el LHC y ILC → escenario favorable para la fenomenología

Se han realizado muchos análisis en el contexto del LHC/ILC con este conjunto de parámetros

SPS 1a Los parámetros de SPS 1ª se obtienen a partir de las masas y

acoplamientos de las partículas supersimétricas a la escala GUT con los parámetros mSUGRA: M0 = - A0 = 0.4 m1/2 tan =10 >0

Definiremos dos puntos en la línea SPS 1a: () m0 = 100 GeV, m1/2=250 GeV () m0 = 160 GeV, m1/2=400 GeV

Masas de las spartículas

Producción de spartículas

Secciones eficaces de producción (pb):

Cascadas de desintegración

~500000

~18000

Estudiaremos las cascadas:

300 fb-1

Distribuciones de masa

Para extraer las masas de las spartículas en la desintegración necesitamos al menos tantos puntos cinemáticos como masas desconocidas

→ 3 masas desconocidas → 1 distribución de masa:

→ 4 masas desconocidas

→ 4 +1 distribuciones de masa

→ 5 masas desconocidas → 11 distribuciones de masa

Distribuciones de masa

Para extraer las masas de las spartículas en la desintegración necesitamos al menos tantos puntos cinemáticos como masas desconocidas

Poca información

→ 4 masas desconocidas

→ 4 +1 distribuciones de masa

Sin expresiones analíticas

ln y lf indistinguibles

Distribuciones de masa

Invirtiendo las ecuaciones

obtenemos las masas

Generación de eventos

Los datos se generan mediante simulaciones Monte Carlo

Un evento se caracteriza por: Dos leptones de signo opuesto y mismo sabor (OS-SF) Gran pT perdido debido a las LSP que escapan Al menos dos jets energéticos, uno de la cadena de

desintegración y el otro de la desintegración del squark que casi siempre esta presente en la otra cadena

Para aislar la cadena utilizamos los cortes: Al menos 3 jets tales que

con

Dos leptones aislados OS-SF con

Sustracción del fondo Si los dos leptones son independientes se esperarían las mismas

cantidades de leptones OS-SF y OS-OF. Eliminamos la contribución al fondo de leptones OS-SF restando los

eventos OS-OF

Sustracción del fondo

Otros procesos con las mismas características: Producción tt donde los W’s decaen leptónicamente

→ Eliminados mediante la sustracción OS-FS Procesos de QCD → Excluidos debido al

requerimiento de los dos leptones y gran energía perdida

Procesos WW/WZ/ZZ → Excluidos por el requerimiento de alta actividad hadrónica y gran energía perdida

mll

Se ajusta a una recta convolucionada con una gausiana

Desintegraciones a Z’s

mqll

Se hace un ajuste de un polinomio de 6º grado combinado con una línea recta

Masas de las spartículas

A partir de los ajustes podemos obtener los siguientes valores para los diferentes limites cinemáticos

Invertimos las ecuaciones de los limites cinemáticos

Masa del gluino

En el punto , el gluino se desintegra a , donde el squark es de cualquier sabor menos , ya que esta cinemáticamente prohibido.

Podemos reconstruir el gluino añadiendo un quark a la cadena de desintegración

Tenemos una situación favorable si se crean squarks b → 2 jets b que pueden ser identificados

Añadiremos los siguientes cortes: La masa invariante de los leptones OS-SF mayor que

65 GeV Dos jets identificados como b, con pT > 50 GeV

Masa del gluino Si conocemos las masas de y → podemos calcular la masa

de como y la masa de como

Fuerte correlacion entre la masa del gluino y la del bino

Conclusiones

Hemos mostrado la capacidad de observar Supersimetria en el LHC con el detector ATLAS

La estrategia de medida se basa en la identificación de los productos de desintegración que caracterizan las cascadas de desintegración

Podemos relacionar las relaciones cinemáticas con las masas de las spartículas participantes

Aplicando este procedimiento al punto SPS1a vemos que en el LHC podremos medir muchas de las masas de las partículas SUSY