13 TeV pp碰撞中寻找新物理现象:同味反电荷轻子对+喷流+失稳对的研究

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在《JHEP03(2018)076》这篇论文中,研究团队来自CMS合作组织,他们在s = 13 TeV的质子-质子(pp)碰撞数据中进行了深入的探索,目标是寻找超越标准模型(SM)的新物理现象。这些现象表现在最终状态中,具体特征是包含两个具有相反电荷、相同风味的轻子(如电子或μ子)、喷射束以及显著的缺失横向动量(transverse momentum,记为MET,代表未观测到的粒子动量)。该分析利用了2016年在大型强子对撞机(LHC)上收集的35.9 femtobarn-1(fb-1)的积分亮度,这是 CMS 探测器在高能运行期间的数据。 研究方法主要依赖于对轻子对的不变质量(invariant mass)的分析,目的是发现与 Z 玻色子质量相匹配的动态边缘(kinematic edge),或者可能的共振结构,这可能暗示着新粒子的存在。动态边缘搜索特别关注的是那些对强力反应敏感的粒子生成,而共振搜索则同时考虑了强力和弱力产生的潜在新物理效应。实验结果表明,观测到的事件数量与标准模型的预测吻合,这意味着在此次数据分析中没有观察到显著的新物理信号。 进一步的,论文还对几种超对称(Supersymmetry, SUSY)模型进行了约束。例如,在胶态糖对生产的规范介导的超对称断裂(GMSB)模型中,基于最轻中性介子的质量,如果存在介导的 Z 玻色子衰变链,胶态的质量范围在1500-1770 GeV已被排除在95%置信水平之外。在电弱焦化中性中性粒生产模型中,若最轻中性粒的质量为零,焦化粒子的最大质量上限被设定在610 GeV。而在电弱中性-中性-中性产生的GMSB模型中,考虑到不同的衰变模式,中性物质的最高质量范围限制在500-650 GeV。 最后,论文提到在一个特定模型中,由于底部对称性的成对产生和衰变链,双轻子不变质量(dilepton invariant mass)的分析结果也得到了讨论。然而,由于空间限制,详细的分析结果并未在此概述,但可以推测这同样是对超对称理论参数空间的一次细致探索。 总结来说,这篇论文是CMS在13 TeV LHC运行期间对新物理现象进行的一项重要实验,尽管没有发现明显的突破性信号,但其对标准模型的验证和对超对称等潜在新理论的限制,为未来的粒子物理学研究提供了有价值的数据和限制条件。