SUSY long-lived massive particles: Detection and physics at the LHC

Abstract

We draw a possible scenario for the observation of massive long-lived charged particles at the LHC detector ATLAS. The required flexibility of the detector triggers and of the identification and reconstruction systems are discussed. As an example, we focus on the measurement of the mass and lifetime of long-lived charged sleptons predicted in the framework of supersymmetric models with gauge-mediated supersymmetry (SUSY) breaking. In this case, the next-to-lightest SUSY particle can be the light scalar partner of the tau lepton$(\tilde \tau _1 )$, possibly decaying slowly into a gravitino. A wide region of the SUSY parameters space was explored. The accessible range and precision on the measurement of the SUSY breaking scale parameter √F achievable with a counting method are assessed.

Riassunto

Presentiamo in questaNota un possibile sviluppo delle ricerche sulle particelle di massa elevata con l’apparato ATLAS dell’acceleratore di alta energia LHC (Large Hadron Collider), in avanzata preparazione al CERN (Centro Europeo di Ricerche Nucleari). Vengono discussi i fini e la flessibilità dei rivelatori di particelle e i sistemi di ricostruzione e di identificazione degli eventi. Come applicazione significativa ci siamo dedicati alla misura della massa e della vita media dei leptoni scalari (sleptons), quali sono predetti nei modelli supersimmetrici con rottura di supersimmetria ottenuta tramite campi di gauge. In questo caso la particella supersimmetrica immediatamente più pesante di quella più leggera nello spettro supersimmetrico può, essere il corrispondente scalare del noto leptone tau, che può decadere lontano dal vertice di produzione in un gravitino. È stata esplorata una ampia regione dei possibili parametri dello schema supersimmetrico e si sono valutati l’estensione dell’intervallo del parametro di rottura di scala √F sondabile con le misure sperimentali e la precisione raggiungibile sul parametro stesso.