[論文レビュー] Charge asymmetry: a theory appraisal

Germán Rodrigo, P. Ferrario|arXiv (Cornell University)|Jul 25, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、最新のテバトロンデータを用いて、トップ反トップ対生成におけるトップクォークの電荷非対称性を再評価し、標準模型（SM）を超える新しい物理の制約を更新する。SM予測との乖離は1.7σにまで縮小され、SMを超えるわずかな負の寄与が95%信頼水準で許容されるようになった。また、色八重項ゲージボソンおよびアキシグルーオンの好ましいパラメータ領域が特定され、LHCにおける運動量カットを用いた測定戦略により非対称性感受性を高める可能性が示唆されている。

ABSTRACT

The most recent measurements at Tevatron of the charge asymmetry in top-antitop quark pair production reduce the discrepancy with the Standard Model from 2sigma to 1.7sigma, and open a little window, at 95% C.L., for negative contributions to the charge asymmetry beyond the SM. We update our analysis for colour octet gauge bosons or axigluons in flavour universal and flavour non universal scenarios. We review other possible models and make an educated guess on their parameter space allowed by the new measurements. Finally, we comment on the prospects to measure the charge asymmetry at the LHC.

研究の動機と目的

• 最新のテバトロンによるトップクォーク電荷非対称性測定を踏まえ、新しい物理モデルの現状を再評価すること。
• 最近のデータを用いて、フラバー普遍および非普遍の色八重項ゲージボソンおよびアキシグルーオンの制約を更新すること。
• 更新された非対称性測定に基づいて、カラーヒッグス粒子や$W'$/$Z'$ボソンなどの他のモデルの妥当性を評価すること。
• LHCにおける電荷非対称性の測定可能性と最適な戦略を検討すること、特に運動量カットを用いた手法を想定する。

提案手法

• 5.3 fb$^{-1}$および4.3 fb$^{-1}$の統合した放射線量に対応する最新のCDFおよびD0データを用いて、$t\bar{t}$生成における電荷非対称性を分析する。
• クォークへの一般化されたベクトルおよび軸性ベクトル結合を持つ、色八重項ベクトル共鳴状態およびアキシグルーオンの理論的枠組みを適用する。
• 95%信頼水準で、モデル予測と実験測定値を$\chi^2$ベースの統計的分析により比較する。
• LHC測定における信号対雑音比を向上させるために、特に$m_{t\bar{t}}$および急速性$y_C$に関する運動量カットの影響を評価する。
• 初期状態および最終状態の放射線に起因する電荷非対称性が生じる$t\bar{t}+\text{jet}$最終状態における干渉効果を検討する。
• カラーヒッグス粒子、$W'$/$Z'$ボソン、およびカルラ・ケイングルーオンを含む、さまざまなモデルの比較的分析を行い、それらがデータと整合するかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 最新のテバトロンによるトップクォーク電荷非対称性測定は、標準模型予測との乖離をどの程度縮小するか？
• RQ2 新しいデータを組み込んだ後、フラバー普遍および非普遍の色八重項ゲージボソンおよびアキシグルーオンの許容されるパラメータ領域は何か？
• RQ3 カラーヒッグス粒子、$W'$/$Z'$ボソン、またはカルラ・ケイングルーオンなどの新しい物理モデルの中で、観測された非対称性を説明できるのはどれか？また、それらの結合定数はどの程度必要か？
• RQ4 対称的なグルーオン-グルーオン融合が支配的であるにもかかわらず、LHCで電荷非対称性をどのように測定できるか？どのような運動量カットが感受性を最適化するか？
• RQ5 LHCにおける$t\bar{t}$および$t\bar{t}+\text{jet}$最終状態の電荷非対称性を通じて、新しい物理を検出する統計的有意水準は何か？

主な発見

• 最新のCDFおよびD0データに基づき、測定されたトップクォーク電荷非対称性とSM予測との乖離は、2σから1.7σに縮小された。
• 95%信頼水準で、SMを超えるわずかな負の寄与が許容される領域が開けた。これは、以前は不利益であった。
• フラバー普遍の色八重項ゲージボソンに関しては、90%信頼水準でクォークへの大きなベクトル結合が依然として好まれており、95%信頼水準での許容パラメータ領域は、以前の分析と比較してわずかに広がっている。
• $g_A^q g_A^t < 0$であるフラバー非普遍の状況では、許容パラメータ領域はわずかに広がるが、制約に顕著な変化は観察されない。
• LHCにおいては、$m_{t\bar{t}}^\text{min}$が共鳴状態質量の半分未満であり、$y_C \approx 0.7$であるイベントを選別することで、新しい物理の検出に向けた統計的有意水準が最大化される。
• $t\bar{t}+\text{jet}$最終状態は、包括的$t\bar{t}$非対称性とは逆符号の電荷非対称性を示し、高次の補正が顕著に現れる。このチャンネルは、新しい物理を探索する上で補完的な役割を果たす。