ATLAS实验中单轻子和双轻子末态超对称粒子的寻找

SUSY search is one of the most important goals of ATLAS experiment in LHC. Since the lightest SUSY particle is a good Dark Matter candidate, SUSY hunt is very improtant for Dark Matter search too. Especially with the Higgs particle observed in ATLAS and CMS experiments simutanously in 2012,SUSY search will be the next focus in LHC. The goal of this project is searching for SUSY particles and the candidate of dark matter through two topics: one is from SUSY electroweak production in the final states with at least two taus and large missing transverse energy and another is searching for SUSY with compressed mass spectra in events involving one soft-lepton, jets plus missing transverse energy.

寻找超对称粒子SUSY是大型强子对撞机LHC上运行的ATLAS探测器的最主要物理目标之一。因为R宇称守恒下最轻的超对称粒子是暗物质非常好的候选者，而且即使SUSY理论不一定正确，但由于R宇称守恒SUSY粒子和暗物质在LHC实验中都将表现为大的丢失恒能量现象，因而暗物质的丢失横能量信号一定会在SUSY寻找中显示，所以超对称粒子的寻找不仅对寻找超对称粒子本身有重要意义，也对寻找暗物质实验证据具有重要意义。随着Higgs粒子的发现，超对称粒子的寻找将成为LHC实验的下一个关注点，因而在中国组开展LHC实验中超对称粒子及暗物质寻找的实验研究非常重要。本项目拟利用LHC 2015年以后获取的13-14TeV的ATLAS实验数据开展从含tau的双轻子或多轻子末态寻找SUSY中的gaugino和stau粒子，以及从含单个软轻子末态寻找SUSY中的gluino和squark 等SUSY粒子这两个课题的研究。

本项目的主要目标是大型强子对撞机LHC上运行的ATLAS实验中的SUSY寻找。本项目开展了从单轻子、多轻子和强衰变tau末态寻找SUSY粒子的三个课题的研究。第一个课题是“ditau末态 SUSY 寻找”，本团队原创性地提出并开展了通过双tau粒子对的强子衰变末态寻找stau等超对称粒子，避免了SUSY研究中tau粒子的电子或缪子末态与其他含电子或缪子过程很难区分的问题，从而首次在LHC实验中实现了stau粒子对过程的直接寻找。另外两个课题是“单轻子和同号双轻子末态SUSY 寻找”，由于较高的产生截面和较好的本底压制，这两个课题是SUSY研究非常热门的首批数据主流研究课题。除此之外，还参与了tau和MET性能研究，为所有物理分析提供必要的技术支持。利用ATLAS于Run-1阶段获取的8Tev的数据以及Run-2阶段获得部分13TeV的数据，该项目执行期间一共发表了12篇文章和13篇Conf/Pub-Note。本团队担任两个课题的负责人和文章联系编辑，做了主导贡献。我们在含轻子末态，尤其是含tau末态SUSY粒子寻找的一系列课题中占据了主导地位。目前没有发现SUSY粒子存在的迹象，给出了超对称粒子的质量排除限，为理论家改进或提出新的理论模型具有重要意义。.本项目组在 ATLAS 合作组的显示度大幅度提高：项目负责人于2016-2018 担任 ATLAS 合作组顾问组成员（该顾问组负责 ATLAS spokesperson 提名委员会，ATLAS 优秀博士论文评选委员会以及杰出奖评选委员会等工作），并于 2015 年被任命为 ATLAS 合作组 EW SUSY 物理组召集人（中国组成员首次在ATLAS国际合作组担任有重要影响且竞争异常激烈的热点课题的物理组的召集人），项目组成员于2018年被任命为ATLAS 合作组 EW SUSY 物理组召集人。