Limite sur la masse des charginos ~ - Interpretation dans le cadre du MSSM contraint

IV.3 Interpretation dans le cadre du MSSM contraint

IV.3.1 Limite sur la masse des charginos ~

tan nous avons donc fait varier le parametre M2 par pas de 1 GeV et le parametre par pas de 0.5 GeV, pour les valeurs detan suivantes:

tan = 1 1:2 1:41 1:5 1:6 1:8 2 2:2 5 10 40 (IV.7) Nous savons que les charginos et les neutralinos peuvent se desintegrer par l'intermediaire de particules supersymetriques scalaires, ce qui a pour eet de diminuer les rapports d'embran-chement Br(~ 1 ! W()~0 1) et Br(~0 2 ! Z()~0

1). La masse des particules scalaires est dominee par le parametre m0 (au moins lorsque m0 est grand devant MZ), comme nous l'avons vu dans la formule (I.37). Dans un premier temps, nous interpreterons les resultats des recherches de charginos et de neutralinos dans le cas ou le parametre m0 est grand, ce qui revient a supposer que les scalaires n'interviennent pas ou tres peu dans la production et la desintegration des charginos et des neutralinos.

Dans le cas ou le parametre m0 est petit devant MZ, les particules scalaires super-symetriques peuvent ^etre plus legeres que les charginos ou les neutralinos (il existe des cas ouM~ M~0

1, le ~ devient alors la LSP le ~0

1 reste cependant invisible puisqu'il se desintegre en ~0

! ~). Dans ce cas, les charginos et neutralinos se desintegrent par l'intermediaire de particules scalaires, principalement des sleptons droits (~lR = ~eR, ~R et ~R), ce qui conduit a un etat nal purement leptonique avec de l'energie manquante. Il est alors plus judicieux de faire une recherche direct des sleptons ces particules sont produites par paires dans les collisions e+e;

! ~lR~lR (on peut aussi produire des sleptons gauches ~lL cependant, ils sont attendus avec une masse superieure a celle des sleptons droits ~lR). Une recherche de sleptons a ete eectuee dans l'experience L3 6] 7]. Dans cette recherche, aucun exces d'evenements n'a ete observe, ce qui a conduit a exclure une partie de l'espace des parametres du MSSM contraint dans le cas ou m0 est petit. L'association des recherches de sleptons d'une part et des recherches de charginos et neutralinos d'autre part permet de mettre des limites independantes de tout parametre dans ce modele specique.

IV.3.1 Limite sur la masse des charginos

~ 1

Lorsque le parametre m0 est grand, seules les recherches de charginos et de neutralinos contribuent, puisque les particules scalaires ont une masse trop grande pour ^etre accessible. Les gures IV.7 a) et b) montrent les regions exclues a 95 % de niveau de conance dans le plan M2/ pour 2 valeurs dierentes de tan: tan = 1:41 (g. a) et tan = 40 (g b). Ces gures comportent deux zones d'exclusion la premiere courbe delimite l'espace des parametres qui a ete exclu en combinant les resultats des recherches de neutralinos a LEP1 2] et les resultats des recherches de charginos et de neutralinos a p

s =130, 136 et 140 GeV 5]. La deuxieme courbe montre l'extension du domaine d'exclusion lorsqu'on introduit les resultats des recherches de charginos et de neutralinos jusqu'a p

s = 183 GeV. La plus grande partie du domaine est exclue par la recherche de charginos en particulier, dans la regionjj>150 GeV, seule la recherche de charginos contribue, car les neutralinos sont de type jaugino et ne se couplent pas au Z. Dans cette region, la section ecace de production des charginos est de plusieurspb de plus, cette region correspond a une dierence de masse

M~ 1

;M~0

1 typique de 20 a 50 GeV (region la plus favorable). En consequence, la limite de la 172

zone exclue correspond a la limite cinematique. LorsqueM2

200 GeV, les sections ecaces de production des charginos ~+

1~;

1 et de neutralinos ~0 2~0

1 sont de l'ordre de quelques pb (

2 pb pour les charginos et 1pb pour les neutralinos), cependant, plus M2 devient grand, plus les dierences de massesM~

1 ;M~0 1 etM~0 2 ;M~0 1 diminuent (M~ 1 ;M~0 1 '25, 5, 2.5 GeV et M~0 2 ;M~0 1

'60, 10, 5 GeV respectivement pour M2

' 200, 1000, 2000 GeV). En consequence, l'exclusion atteint la limite cinematique pour les charginos seulement lorsque

700 GeV. On peut donc mettre une limite inferieure de 90.5 GeV sur la masse du chargino ~

1 lorsque m0 = 500 GeV et M2

700 GeV, independamment de et de tan. Cette limite est valable quelque soit la valeur de tan parmi la liste des valeurs que nous avons utilisees (liste mentionnee precedemment (IV.7)). La gure IV.8 montre la limite sur la masse du chargino en fonction de M2, lorsqu'il est de type Higgsino (jj << M2). On voit que la limite sur la masse du ~

1 diminue fortement lorsque M2 atteint 1000 a 2000 GeV La ligne en trait pointille correspond a la precedente limite obtenue en combinant les donnees ap

s 172 GeV et la ligne en trait plein correspond a la nouvelle limite incluant les donnees ap

s= 183 GeV. A faibletan (tan <2, c'est la cas sur la gure IV.8) et pour 180< M <350 ( <0), la region exclue par la recherche de neutralinos, s'etend au-dela de la limite cinematique des charginos par exemple, on peut exclure un chargino jusqu'a 95 GeV dans la regionM 200 GeV ( <0) pour tan = 1:41.

Remarque : Lorsque le parametre m0 augmente, la masse des particules scalaires aug-mente et les limites precedentes sur la masse du chargino ~

1 restent valable. Lorsque m0

diminue, on doit distinguer 2 cas pour la limite sur la masse du ~

1: Si le ~

1 et le ~0 2 sont de type Higgsino (M2 >> jj), les sections ecaces de production (e+e;

! ~+ 1~; 1) et (e+e; ! ~0 2~0

1) ne dependent pas de la masse des sleptons car ceux-ci ne se couplent pas aux composantes higgsinos des charginos et neutralinos. Pour les m^emes raisons, les sleptons n'interviennent pas dans les desintegrations impliquant les ~

1, ~0 2 et ~0

1. Les limites obtenues dans le secteur Higgsino sont independantes de m0. Dans le secteur jaugino (jj >> M2), seule la recherche de charginos contribue. Dans ce cas, la section ecace de production des charginos depend fortement de la masse du ~ e et peut diminuer de un ordre de grandeur lorsque la masse du sneutrino est de l'ordre de 60 a 90 GeV. De plus la desintegration

! l ~ devient dominante lorsque M~

1 > M~. La zone d'exclusion dans le secteur jau-gino obtenue avec la recherche de charjau-ginos varie donc fortement lorsque m0 atteint 100 GeV. Il est neanmoins possible, en incluant les recherches de sleptons, de mettre une limite sur la masse du ~

1 lorsqu'il est de type jaugino.

La gure IV.9 montre la limite sur la masse du chargino ~

1 en fonction de la masse du sneutrino ~ . La limite precedente obtenue pour p

s172 GeV et la nouvelle limite obtenue pourp

s183 GeV sont indiquees. Lorsque m0 diminue, la masse du sneutrino diminue et pourm~ 100 GeV seule la recherche de charginos contribue L'exclusion atteint presque la limite cinematique. Lorsque la masse du sneutrino devient plus faible que la masse du

1, l'exclusion provient essentiellement de la recherche de sleptons on voit en particulier que la zone exclue, dans ce cas, s'etend bien au-dela de la limite cinematique de 91.5 GeV: nous rappelons que la masse des particules scalaires depend aussi dem1=2 et donc deM2. On obtient ainsi une limite inferieure de 88 GeV sur la masse du chargino ~

1 de type jaugino, independante dem0, lorsque =;200 GeV et tan = 1:41.

0 100 200 300 400 -200 0 200 ¬ √ ≤s 140 GeV ¬ √ ≤s 183 GeV Exclu (95 % N.C.) tanβ=1.41 m₀=500 GeV µ (GeV) M ² (GeV) a) 0 100 200 300 400 -200 0 200 ¬ √ ≤s 140 GeV ¬ √ ≤s 183 GeV Exclu (95 % N.C.) tanβ=40 m₀=500 GeV µ (GeV) M ² (GeV) b)

Figure IV.7: Exclusions dans le planM2/. La region exclue pourp

s 140 GeV est obtenue en combinant les recherches de neutralinos a LEP1 et les recherches de charginos et de neutralinos ap

s=130, 136 et 140 GeV. L'interpretation des resultats obtenus jusqu'ap s = 183 GeV augmente largement le domaine exclu.

50 60 70 80 90 100 500 1000 1500 2000 limites a 95 % N.C.

L3

preliminaire tanβ=1.41 µ<0 limite précédente

données a 183 GeV inclues

M₂ (GeV)

~ ⁺ ¹

(GeV)

Figure IV.8: Limites sur la masse du chargino ~

1 en fonction du parametre M2. Ces limites combinent les recherches de charginos et de neutralinos aux energies p

s 172 GeV (trait pointille) et aux energiesp

s183 GeV (trait plein).

50 60 70 80 90 100 110 120 50 100 150 200 250 300

M (GeV)

M

χ

~ ⁺ ¹

(GeV)

ν^~ limite précédente données a 183 GeV inclues µ = -200 GeV tan β = 1.41 interdit

L3

preliminaire

Exclu a 95% N.C.

Figure IV.9: Limites independante de m0 sur la masse du chargino en fonction de la masse du sneutrino. Les limites obtenues pourp

s 172 GeV et p

s183 GeV sont indiquees.

Dans le document Recherche de charginos et de neutralinos avec le détecteur L3 au LEP (Page 173-178)