Studie zu supersymmetrischen Prozessen mit Taus im ... - LHC/ILC

2.2 Supersymmetrische Erweiterung des Standardmodells
SU3 Die Hauptregion (“bulk region”) ist die wohl am meisten untersuchte mSUGRA-
Region und auch Teil dieser Analyse, weshalb der Punkt SU3 in Kapitel 2.2.3 noch-
mals genauer betrachtet wird. Es ist ein Bereich von kleinem m0 und kleinem m1
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mit sehr leichten SUSY-Massen, und das LSP ist hauptsächlich ein Bino.
SU4 Die Region kleiner Massen (“low mass region”) zeichnet sich durch kleine SUSY-
Massen aus, von 60 GeV für das LSP bis zu 450 GeV für das schwerste SUSY-
Teilchen, das ˜t2. Diese Region knüpft direkt an den vom Tevatron Run II maximal
erreichbaren Bereich an und besitzt den größten Produktionsquerschnitt (ca. 270 pb)
der SU-Punkte. Die Massen von Squarks und Gluino sind nahezu identisch mit 400
GeV, und das Gluino zerfällt dominant über Sbottoms und Stops in Quarks der
dritten Generation, so dass sich die Phänomenologie in diesem Punkt hauptsächlich
durch zahlreiche b-Jets auszeichnet.
SU5 Die Region großer Massen (“high mass region”) zeichnet sich durch eine vermehrte
Produktion von geladenen Higgs-Bosonen durch Prozesse der Form gb → H + t und
gg → H + tb aus.
SU6 In der Trichterregion (“funnel region”) mit sehr großem tanβ = 50, in der Annihilationsprozesse
gemäß χχ → H möglich sind, werden vermehrt neutrale Higgs-Bosonen
produziert. Mit steigendem tanβ wächst die Kopplung an Taus und b-Quarks sowie
die Mischung in der dritten Generation, wobei letzteres zu leichteren Staus führt,
wodurch insgesamt neben der vermehrten b-Produktion Zerfälle in Taus dominieren.
In Abb. 2.3 sind für festes tanβ = 10, A0 = 0 GeV und sgnµ = +1 der totale Produktionswirkungsquerschnitt
σ(pp → XSUSY + YSM), das Verzweigungsverhältnis für den
˜χ 0 2-Zerfall in Taus BR(˜χ 0 2 → ˜χ 0 1ττ) sowie die für die Härte der Taus entscheidenden Massendifferenzen
aufgetragen.
Allgemein wachsen die Massen der beiden Staus und Neutralinos mit steigendem m1 , die
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Neutralinomassen wachsen jedoch schneller als die Staumassen. Der Bereich mit kleinem
ist unphysikalisch, da das ˜τ1 hier das LSP ist. Für großes m0 und kleines
m0 und großem m1
2
ist die ˜τ1-Masse größer als die des ˜χ 0 2 und der gesuchte Zerfall daher nicht möglich.
m1
2
Das Verzweigungsverhältnis für den Zerfall ˜χ 0 2 → ˜τ1,2τ → ˜χ 0 1ττ wird mit steigendem m1
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zunehmend durch den Anteil über das ˜τ2 dominiert und sinkt insgesamt.
Mit steigendem m0 wachsen die Staumassen stark an, während die Neutralinomassen
weitgehend konstant bleiben und allenfalls minimal steigen, daher wird der Zerfall über
das ˜τ1 zunehmend wichtiger gegenüber demjenigen über das ˜τ2, bis nurnoch der Dreikörperzerfall
möglich ist.
Die festen Parameter des dargestellten Raumes entsprechen denen des Punktes SU1, der
= 350 GeV) befinden. Er liegt damit
Punkt selbst würde sich bei (m0 = 70 GeV, m1
2
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