利用 Stoponium 探测轻 Stop 粒子

我们利用 LHC 第一次运行在 $\gamma\gamma$、$Z \gamma$、$ZZ$、$WW$ 和 $hh$ 通道中的双玻色子共振搜索，推导了关于轻 stop 粒子的新限制。如果轻 stop 的两体衰变被轻微抑制或运动学禁止，stoponium 束缚态将在 $pp$ 碰撞中形成，并随后通过组成 stop 的成对湮灭衰变为双玻色子末态，产生显著的共振信号。引人注目的是，我们发现 stoponium 搜索与直接对撞机搜索以及轻 stop 的间接探测（如 Higgs 耦合测量）高度互补。使用经验夸克偶素势模型并包含前两个 $S$-波 stoponium 态，我们发现，在退耦极限下，结合最新共振搜索和间接约束，对于任意 stop 混合角值和重 stop 质量，$m_{\widetilde t_1} \lesssim 130$ GeV 被排除。$\gamma \gamma$ 搜索与间接约束最互补，探测了 stop 的“盲点”参数区域，其中 $h^0 \tilde t_1 \tilde t_1^*$ 三线性耦合很小。有趣的是，我们还发现，如果 stop 主要为左手性，则 $Z\gamma$ 搜索给出更强的限制 $m_{\widetilde t_1} \lesssim 170$ GeV。对于具有 bino LSP 和 stop NLSP 的情形，直接对撞机 stop 搜索中的若干空白可由 LHC 下一次运行明确填补。对于通过破坏 R 宇称的 $UDD$ 耦合衰变的 stop LSP，stoponium 搜索可填补直接搜索中耦合 $\lambda" \lesssim 10^{-2}$ 时的 100 GeV $\lesssim m_{\tilde t_1} \lesssim 200$ GeV 空白。