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

2.2.3 SUSY-Phänomenologie
Allgemeines SUSY-Signal
2.2 Supersymmetrische Erweiterung des Standardmodells
Die Berechnung von SUSY-Produktionsraten wird dadurch erschwert, dass die kollidierenden
Protonen selbst aus Quarks und Gluonen zusammengesetzte Objekte sind. Annahmen
des Partonmodells und die dazugehörige Strukturfunktion des Protons (PDFs 18 )
gehen also zusätzlich zur SUSY-Lagrangedichte des entsprechenden Modells in die Berechnungen
ein. Außerdem sind die longitudinalen Komponenten der Vierervektoren der an
der Wechselwirkung beteiligten Partonen des Ausgangszustandes unbekannt, so dass eine
vollständige Rekonstruktion der Kinematik an Hadron-Collidern generell nicht möglich
ist. Die Transversalkomponente der einfallenden Teilchen sollte jedoch in guter Näherung
null betragen und stellt somit im Zusammenhang mit Energie- und Impulserhaltung eine
sinnvolle Rechen- und Messgröße dar. Deshalb wird von den Teilchen häufig nur der
Transversalanteil des Viererimpulses betrachtet.
Die zu erwartenden Massen und Verzweigungsverhältnisse hängen natürlich von der expliziten
Theorie und den entsprechenden Parametern ab und führen im Falle von SU1 bzw.
SU3 für pp-Kollisionen im Energiebereich des LHC zu folgenden Erwartungen:
Die Produktion von SUSY-Teilchen erfolgt dominant über ˜g˜g, ˜g˜q und ˜q˜q -Paare[18], die
über lange Zerfallsketten in das LSP zerfallen und dabei zahlreiche hochenergetische Jets
und Leptonen produzieren. Man kann zeigen [18], dass im betrachteten Modell die Lebensdauer
aller supersymmetrischer Teilchen um viele Größenordnungen zu klein ist, als dass sie
in einem heute möglichen Experiment gemessen werden könnte, mit Ausnahme des stabilen
LSPs. Deshalb und aufgrund der Nichtnachweisbarkeit des LSPs kann in allen R-paritätserhaltenden
SUSY-Theorien mehr fehlende Transversalenergie erwartet werden, als durch
die Neutrinos alleine 19 zu erklären wäre. Dadurch ergibt sich ein typisches SUSY-Signal aus
zahlreichen Jets und Leptonen plus fehlender Transversalenergie, das den Ausgangspunkt
inklusiver Nachweisversuche darstellt.
Besonderheiten der Punkte SU1 und SU3
Für SU1 und SU3 ist das LSP jeweils das leichteste Neutralino ˜χ 0 1, mit einer Masse von
137 GeV (SU1) bzw. 118 GeV (SU3). In beiden Punkten sind Selektron- und Smyonmassen
nahezu entartet, während die Staumassen kleiner sind und das ˜τ1 somit zum leichtesten
Slepton wird. Die Verzweigungsverhältnisse der Neutralino-Zerfälle in Sleptonen
ist dementsprechend für Staus durchweg am größten, wobei auch die ˜τ-Mischung in Verbindung
mit der Wino-Artigkeit des ˜χ 0 2 eine Rolle spielt, was insgesamt zu vermehrtem
Auftreten von Taus im Endzustand führt. Für Zerfälle des Typs ˜χ 0 2 → ˜ ll → l + l − ˜χ 0 1, mit
18 Parton distribution functions.
19 Vorerst wird von einem idealen Detektor ausgegangen.
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