[論文レビュー] Heavy Quark Production and Decay: t, b, and onia

Richard Partridge|ArXiv.org|Nov 22, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、CDF、D0、ALEPH、CLEO、H1、その他の共同研究から得られた最新の重クォーク生成および崩壊に関する実験的結果をレビューしており、トプ・クォーク、ボトム・クォーク、チアノニウム状態に焦点を当てる。トプ・クォーク質量の測定は3%未満の不確かさで実施され、標準模型と整合的である。一方、bクォーク生成断面積には乖離が指摘されるが、bクォークフラグメンテーションおよびチアノニウム生成に関しては、カラーオクテットモデルの枠組み内で予測と一致していることが確認された。

ABSTRACT

This paper summarizes a variety of recent results on heavy quark production and decay. Considerable progress has been made by CDF and D0 in measuring top quark production and decay properties. The top quark mass been measured with an uncertainty that is less than 3%, a relative precision that is better than has been achieved for other quarks. Measurements of the top production and decay properties are consistent with the Standard Model predictions, but are generally limited in precision by the small number of top quark events in the present data samples. ALEPH and CLEO have measured the branching ratio for the flavor changing neutral current decay b->s gamma and find good agreement with the Standard Model. Measurements of b-quark production cross sections in ppbar collisions by CDF and D0 and in ep collisions by H1 continue to show discrepancies between theory and experiment. CDF and DELPHI have measured the b-quark fragmentation fractions with better accuracy than previous measurements. Finally, measurements of charmonium production by D0, E771, and L3 are consistent with predictions of the color octet model.

研究の動機と目的

• テバトロンにおけるCDFおよびD0の最新のトプ・クォーク生成および崩壊特性に関する実験的測定を要約すること。
• 特にb→sγのフレーバー変換中性荷重粒子崩壊の分岐比が標準模型の予測とどの程度整合しているかを評価すること。
• pp̄およびep衝突におけるbクォーク生成断面積の理論的予測と実験的測定との間に顕著な乖離があるかどうかを評価すること。
• CDFおよびDELPHIのデータを用いて、bクォークフラグメンテーション分率の精度を向上させること。
• D0、E771、L3の実験データとの比較を通じて、カラーオクテットモデルがチアノニウム生成を説明するのに有効であるかどうかを検証すること。

提案手法

• テバトロンで収集されたトプ・クォーク生成および崩壊イベントの分析に、高度な再構成技術とイベント選別基準を適用した。
• ALEPHおよびCLEOの高統計データを用いて、フレーバー変換中性荷重粒子崩壊b→sγの分岐比を測定した。
• pp̄衝突（CDF、D0）およびep衝突（H1）における測定済みbクォーク生成断面積を、次次精度のQCD予測と比較した。
• 運動量およびトポロジー再構成を用いて、従来の測定よりも精度を向上させたbクォークフラグメンテーション分率を決定した。
• カラーオクテットモデルを適用してチアノニウム生成率を予測し、D0、E771、L3実験のデータと比較した。
• すべての測定における統計的不確かさおよび系統的誤差を統計的に評価し、標準模型との整合性に特に注目した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のトプ・クォーク質量測定の精度はどの程度であり、標準模型の予測と比べてどうか？
• RQ2 b→sγ分岐比の実験的測定結果は、標準模型の予測とどの程度一致しているか？
• RQ3 pp̄およびep衝突におけるbクォーク生成断面積の理論的予測と実験的データとの間に顕著な乖離があるか？
• RQ4 bクォークフラグメンテーション分率はどの程度の精度で測定可能であり、最近の結果は過去の測定と比べてどの程度改善されているか？
• RQ5 カラーオクテットモデルは、高エネルギー衝突におけるチアノニウム生成の実験的データと整合的か？

主な発見

• トプ・クォーク質量は相対不確かさ3%未満で測定され、他のいかなるクォークよりも高い精度に達した。
• CDFおよびD0によるトプ・クォーク生成および崩壊特性の測定結果は、標準模型の予測と整合的であるが、イベント統計が少ないため制限を受ける。
• ALEPHおよびCLEOが測定した希少崩壊b→sγの分岐比は、標準模型の予測とよく一致している。
• pp̄衝突（CDF、D0）およびep衝突（H1）におけるbクォーク生成断面積の理論的予測と実験的測定との間に、依然として乖離が存在する。
• CDFおよびDELPHIは、以前の実験と比較して、bクォークフラグメンテーション分率をより高い精度で測定した。
• D0、E771、L3のチアノニウム生成データは、カラーオクテットモデルの予測と整合的であり、非摂動的QCD効果を説明する上でその妥当性を支持している。