CMS实验：13TeV质子-质子碰撞中寻找带电夏奇诺和顶级夸克对产生的研究

"这篇报告是CMS合作组织发布的一篇关于在13 TeV质子-质子碰撞中搜索带有相反电荷轻子的最终状态的超对称粒子对产生的研究。该研究基于2016年LHC运行期间通过CMS探测器收集的35.9 fb^-1的积分光度数据。主要目标是寻找夏基诺斯（Charginos）和顶级夸克壁虎（Top Squarks）的对产生，同时分析中性链球（Neutralinos）的级联衰变。文章指出，没有发现显著超出标准模型背景的信号。根据R奇偶性守恒和中性链球作为最轻的超对称粒子的假设，对不同模型设置了上限。例如，当Chargino通过子链衰变时，Chargino和Neutralino的质量分别被限制在800和320 GeV。对于顶级壁虎对的生产，特别关注了小质量差的情况，顶级壁虎和中性链球的质量限制分别达到420和360 GeV。" 本文详细探讨了在高能物理实验中，特别是在大型强子对撞机（LHC）的质子-质子碰撞环境下，如何搜寻超对称粒子的迹象。超对称理论是一种可能的物理理论，它扩展了标准模型，预测了每个已知粒子都有一个相对的超对称伙伴。在这个研究中，研究人员特别关注了夏基诺斯和顶级夸克壁虎这对超对称粒子，它们是对电子和μ子以及顶级夸克的超对称伙伴。 实验设计采用了含有两个带相反电荷的轻子（电子或μ子）并且缺失横向动量的事件作为信号特征，这是因为超对称粒子通常会通过弱相互作用衰变成轻子和中性链球，导致大量的缺失动量。通过对这些事件的统计分析，科学家可以推断出可能存在的超对称粒子的质量范围。 在数据分析过程中，没有发现任何明显超出预期的信号，这意味着当前收集的数据并未直接揭示超对称粒子的存在。然而，这并不意味着超对称理论已被否定，而是提供了对超对称粒子质量范围的限制，这有助于进一步优化理论预测和未来实验的设计。 这项研究还提到了几种简化模型，这些模型假设了不同的衰变途径和超对称粒子的性质，如R奇偶性的保守，以及中性链球作为最轻的超对称粒子。这些模型为解释实验结果提供了一个框架，并对可能的超对称粒子的质量设置了上限。例如，如果Chargino通过级联衰变至 slepton，那么Chargino的质量上限可以设定为800 GeV，而中性链球的质量上限则为320 GeV。 此外，对于顶级壁虎的对生产，特别是那些衰变为无壳顶级壁虎和中性链球的情况，研究将焦点放在了小质量差的模型上。在这种情况下，顶级壁虎的质量上限可以达到420 GeV，而中性链球的质量上限为360 GeV。 这篇论文详细展示了在LHC的高能量碰撞中，如何利用CMS探测器寻找超对称粒子的踪迹，以及如何通过对现有数据的分析来限制超对称粒子的性质。这些结果对理解基本粒子物理学的未知领域，特别是超对称性及其可能在宇宙中的角色，具有重要意义。