1 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） 2 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 3 ８TeV RUN1のSUSY探索索のまとめ最近の解析結果とサマリー 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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) 11 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 12 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 13 14TeV RUN2のSUSY探索索の展望重たいSUSY… スカラー 14 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 15 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 1 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? 17 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 18 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 19 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 20 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。。。 21 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。