ATLAS探测器上寻找超对称R宇称破坏eμ共振态

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1、中国科学技术大学硕士学位论文ATLAS探测器上寻找超对称R宇称破坏eμ共振态姓名：龚谌伟申请学位级别：硕士专业：粒子物理与原子核物理指导教师：韩良20090401摘要摘要尽管标准模型(SM)被认为是一个在0(102)GeV能标下成功的有效理论，在TeV能标下将有新物理出现。在SM的众多扩展理论中，最小超对称模型MSSMtI】被认为是描述新物理的最佳候选。超对称理论可引入R=(一1)2s+3B+L字称，预言SM粒子R=斗1，而其SUSY伴随子I卜．1，并存在稳定的中性弱作用最轻超对称粒子LSP。然而，实验上稳定质子

2、与现有低能核数据[21并不强烈支持严格的R对称性，而中微子振荡实验又强烈显示L轻子味道改变；另一方面，理论上在保持规范不变、超对称性以及理论的可重整性前提下，可以引入不同时破坏L轻子数与B重子数守恒的破坏项，这称为普适的R宇称破坏理论RPV[31。如何在实验测量与理论描述两方面分析确定R对称性，检验严格的L与B守恒，是粒子物理前沿研究的一个重要内容。在实验物理前沿，CERN即将运行的LHC(LargeHadronCollider)将提供人类迄今能够实现的最对撞高能量与亮度，其对撞质心能量达到14TeV，对撞粒子束

3、流亮度高达1034cm也s～，其上的实验物理研究有望解答标准模型电弱自发破缺机制，寻找高能标下的新物理，特别是标准模型扩展超对称SUSY理论众多基本物理问题。ATLAS(AToroidalLHCApparatuS)是LHC上一个主要的普适性探测器，是有史以来最大的高能物理探测器【4】，其优化设计能够充分发挥LHC实验广泛的物理研究潜力【51。它主要由内部径迹探测器、磁铁系统、电磁量能器、强子量能器、“子谱仪、数据获取和触发系统几部分组成。寻找黑格斯粒子是ATLAS最主要的目的，同时，对于高亮度高能量下的新物理研究

4、特别是超对称物理的寻找也是ATLAS的一个重要目的。．本论文主要工作是在2*7TeV质子一质子对撞中探测PP专sneutrino÷e叶过程，更为精确地检验超对称R宇称破坏理论。本论文首先介绍了标准模型和R宇称破坏现象的理论背景，然后从物理分析对计算机环境要求开始，建立了LHCCompmingGrid(LCG)用户界面(UI)环境。在计算环境的基础上，本论文建立了从信号衰变道的蒙特卡洛(MC)重建，到PP--)sneutrino'-)e+bt过程的实验测量方法，最后通过CLs方法给出LHC上95％置信度下对排除R宇

5、称破坏现象信号存在的期望限制，并且得到比DO实验更加灵敏的结果。关键词：LHCATLASR宇称超对称标量中微子摘要ABSTRACTAlthoughtheStandardModel(SM)hasbeensuccessfulasalow-energyeffectivetheoryato(10z)GeVscale，newphysicswillappearatTeVscale．Theminialsupersymmetrymodeltheory(MSSM)‘1』isoneofthemostpromisingcandidat

6、esamongalltheextensionsoftheSM．MSSMcanintroducesadiscreteR-paritysymmetry．Andthestabaleweakinteractiveneutrallightestsupersymmetricparticles(LSP)isalsopredictedinthistheory．However,theexisinglow-energynucleardata川doesnotsupportthestrictsymmetryofR-paritystron

7、gly．Andtheneutrinooscillationalsoshowsleptonfavlorviolation．Ontheotherhand，intheory,theterm，whichdoesn’tviolatetheleptonnumberandbayonnumbersimulataneously,canbeintroducedinsuper-potentialundertheconditionofgaugeconversationandrenormalization，thatiscalledtheu

8、niversalR—parityviolationtheory【jj．HowtostudyR—paritysymmetry,andhowtocheckthestrictconversationofleptonnumberandbaryonnumberareveryimportanttopicsinparticlephysics．AttheforefrontofExperi