LHCLHC での超対称性の物理
での超対称性の物理（京大（京大 野尻）野尻）
超対称粒子発見
スカラーのクオーク (n)フェルミオンのグルオン （gluino)• 超対称な暗黒物質（LSP)• 超対称性の破れの機構の研究⇒ 質量、相互作用の測定

1.
1. 発見
発見
生成断面積が大きい

gaugino mass

LSP が安定で、測定されない。
@ SM background はほとんどない。
Meff + PT miss cuts.
2TeV squark 、 gluino を探索可能
超対称粒子が軽ければ大きな統計が期待できるので、なるべく多数の物理情報を引き出したい。

scalar mass

famous SPS1a …

２.
２. 超対称性の破れの機構
超対称性の破れの機構“Hidden“HiddenSector（隠れたセクター）”
Sector（隠れたセクター）” ~F~F
⇒超対称粒子の質量⇒超対称粒子の質量 F/MF/M• 超対称性の破れの機構に理論的な決定打はない
MSUGRA (80ʼs)
Gauge Mediation (GM) (94)
Anomaly Mediation (98)
Gaugino Mediation (00)
……………
……………

• 一番強い制限はFCNCとEDM。高いスケールの理論はきっと高い対称性を持っている。

例. MSUGRA
m0, M1/2, A0, tanβ(In MSUGRA)
m0: GUT scale でのscalar mass
M1/2: GUT scale でのgaugino
mass
F/Mpl :Gravitino 質量(GM modelでは、コライダーで見ることができる。)

LHCの質量測定で実験的に検証可能第三世代の超対称粒子の質量が面白い
第三世代の超対称粒子の質量が面白い• GUTスケールで質量が同じでも湯川の効果で質量に差がでる。
• 右巻き左巻き混合• Bの物理Higgsの物理にも影響

hep-ph/0307049

３.
３. Dark
Dark matter?
matter?
一番軽い超対称粒子LSP（ニュートラリーノかグラビティーノ）が安定→暗黒物質Ω b h 2 = 0.024 ± 0.009 << Ω M = 0.113 ± 0.01
相互作用の測定から暗黒物質密度へ

あるいは宇宙の歴史の検証。（Late decay particle?)LHCのパラメータ測定
LHCのパラメータ測定 I.I.
（MSUGRA-的な模型の場合）（MSUGRA-的な模型の場合）
特定のチャネルを選び出すことが可能（lepton , b jet , missing PT)
標準模型にない多段崩壊
バックグラウンドが少ない↓
分布のエンドポイントを選ぶ
Hincliffe, Paige (こういうことをするのはなぜか理論屋。。。。）

標準模型にはないような多段崩壊チャネルがある。

LSP

leptonレプトンとジェットのあるチャネルが有効

Decay point

leptonSparticle 1Sptareicl

Decay point
pp collision2Decay pointjet

Jet Lepton の組み合わせて質量に迫っていく
LSP

leptondecay~
lR
lepton

0~
χ2

decay

squark

decay

衝突点

jet

jllの不変質量分布EndEnd Point
Point 法をつかった法をつかった
ｂｂｊｊ（Stopの）解析
ｂｂｊｊ（Stopの）解析(久野,(久野,川越,川越,野尻
野尻PRD68.035007)
PRD68.035007)•Stop はBの物理に重要•メインモード•t->bW->bjj. というようなジェットのみのチャネルでも再構成ができることを示した。
•二つのチャネルが競合。分離のためにはスボトムの効果を決める必要がある。
SPS1aでは、endpoint のエラーは4GeV for 100fb-1

SPS1a（SnowmassSPS1a（Snowmass Point）
Point） での質量の研究
での質量の研究（LHC/LC（LHC/LC study)
study)

LHCでも質量が数％で決まる場合があることを示した。（レプトンが多い場合）
難しいのと考えられている模型もあって今後の課題。
LSP 質量>暗黒物質の質量
Slepton の質量 >Dark matter 密度

By D. Tovey

Parameter
Parameter の測定の測定 IIII
Gauge
Gauge Mediatio
Mediatio model.の場合
model.の場合(川越、小林、(川越、小林、野尻、野尻、越智越智 PRD
PRD ２００４)
２００４)
エネルギーと η の測定
到着時間と位置の測定
With c∆t~3cm
Photon のe+ e- 変換
高い角度分解能 (10% of events)

LSP はグラビティーノなどが、有用なモード

converted eventsの解析
Study of the decay chain(m~l ) 2 = a (mχ~ 0 ) 2 + b1

a b はphoton 情報とレプトン運動量の関数
2 eventsで質量についてなにかいうことができる。
質量決定のあとはnon-converted
イベントも含めて崩壊点、崩壊時間をもとめてLIFE TIMEの決定⇒ gravitino の質量

end point の測定(1996 snowmass ~)だけでいいか？
• LSPの運動量を決めていない。
• Endpoint 以下のeventを無視している。
• 高統計が必要（discovery limit ぎりぎりではなにをすればいいか。）• 質量の近い粒子があると不安。

Mass
Mass relation
relation methodmethod（（質量条件法
質量条件法 atat 2003
2003 LesLes Houches
Houches workshopworkshop ））• 多段カスケードという超対称粒子のシグナルの特徴を生かしてイベントごとにLSPの運動量をとく。
• すべてのイベントを使う。
• ２、３イベントで質量についてなにかいうことができる。 (up to jet energy resolutions) 。
野尻, Polesello, Tovey hep-ph/0312318

mass relation methodの例~~00~~~g → b b → χ 2 bb → l lbb → χ1 llbb

5 つの質量条件
６つの未知数(4 つはneutralino 運動量とgluino と sbottom の質量)

02gluino mass

LCの インプットも期待できるのの質量はしっていることにする~χ ,χ ,l01

sbottom mass

イベントは2次元質量空間のなかの楕円曲線２イベントで質量が決まる。

Gluino 質量解の分布• ピークは正しい位置にくる。（ピーク位置の統計エラーは１GeV）• 一つの事象は10回以上使われている。
• 分布の幅は4ジェットのエネルギーとパートンエネルギーとの関係で決まる。
Distribution of signal + background(Background subtracted). 川越

Sbottom の質量の再構成
Background level

tanb=15tanβ=101/3492(525)GeV

Kawagoe, …

tanb=201/2485(52)GeV
Sbottom2 contribution

479(532)GeV

Likely-hood による解析

５イベントですべての質量を決めることが原理的には可能。
少数統計の場合の質量測定の可能性が出てきた

slepton mass

1 イベント＝質量（5次元空間）の確率分布 （〜4次元空間）

Result for 100 event
preliminary

neutralino mass
(Lester 2004)

分布の測定?
分布の測定?(後藤さんと)(後藤さんと)3段の崩壊があると完全な再構成ができる>粒子の重心系にもどることができる。
超対称粒子は偏極してでてくるので、相互作用の決定に役にたつ。
Reconstructed~~0~
b → bχ 2 → bl1l → bl1l2 χ~12angle between p χ~ 0 and p l1 : θ~ 02

χ2q~LqL
True value

営業方針• 国際共同研究• 簡易シミュレーション⇒最後は実験屋さん• 「モデルに特化した研究」をやるのではなくて、「LHCでやれること」を増やすことが目標。
• 今までできないと思っていたことが、できるようになっている。

展望
遊べるのはあと3年