[論文レビュー] Keynote: Some remarks on top

W. Bernreuther|arXiv (Cornell University)|Aug 23, 2010

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 35被引用数 4

ひとこと要約

このキー noteレビューでは、テバトロンおよび初期LHCにおけるトップクォーク物理学の主な進展を要約し、トップクォーク質量、クロスセクション、崩壊性質の精密測定、QCD計算における理論的進歩、および新しい物理の探索を焦点にしている。トップクォーク質量は現在0.75%の不確かさで知られており、トップクォーク対およびシングルトップの生成は、標準模型およびその先の精密なプローブとして確立されている。

ABSTRACT

A few key issues of present and future explorations of the physics of top quarks at the Tevatron and LHC are discussed.

研究の動機と目的

• テバトロンにおけるCDFおよびD0の主要な結果の後、トップクォーク物理学の現状を要約すること。
• トップクォーク質量、クロスセクション、崩壊分岐比測定の精度を評価すること。
• トップクォーク対およびシングルトップ生成の高次のQCD計算における理論的進歩を評価すること。
• 重いレゾナントや異常な結合を含む、トップクォークが新しい物理のプローブとして果たす役割を検討すること。
• 初期データを用いたLHCにおけるトップクォーク物理学の可能性を予測すること、特にシングルトップおよびレゾナント探索を含む。

提案手法

• CDFおよびD0が提供するトップクォーク対およびシングルトップ生成クロスセクションおよび崩壊モードに関する実験データの分析。
• NLOおよびNNLO QCD計算（しきい値の再まとめを含む）を用いて、トップクォーク対生成の理論的予測を改善すること。
• スピン相関を含むトップクォーク生成および崩壊をモデル化するため、モンテカルロジェネレータ（MC@NLO、MCFM、POWHEG）の適用。
• 新しい中性レゾナントがトップクォークに結合するかを調査するため、$t\bar{t}$ のインバリアント質量分布の調査。
• NNLO QCD計算を用いて、トップ崩壊における$W$ボソンのヘリシティ分率を評価すること。
• ブーストされたトップクォークおよび双レプトン的$t\bar{t}$ イベントにおけるスピン相関測定のための解析技術の開発。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トップクォーク質量はどの程度の精度で測定可能であり、現在の実験的不確かさは何か？
• RQ2 トップクォーク生成および崩壊の実験的測定値は、標準模型の予測とどの程度一致しているか？
• RQ3 トップクォークの電荷非対称性やスピン相関のずれから新しい物理が検出可能か？
• RQ4 $t\bar{t}$ のインバリアント質量スペクトルは、トップクォークに結合する新しい重いレゾナントに対してどの程度感度を持つか？
• RQ5 LHCは初期の光度約200 pb⁻¹で、シングルトップクォークおよびトップクォーク対を観測できるか？

主な発見

• トップクォーク質量は、CDFおよびD0の統合による不確かさ0.75%で測定されており、最も精密に知られているクォーク質量である。
• トップクォーク対生成クロスセクションは、テバトロンで約6.5%の精度で測定された。
• シングルトップクォーク生成は高い有意性で観測され、$t$-チャネル生成モードが確認された。
• $t\to bW$崩壊モードが唯一観測されたものであり、$tWb$頂点構造は約10–20%の精度で知られている。
• トップクォークの全幅$\Gamma_t$ は実験的に改善され、その値は標準模型の予測と整合的である。
• $t\bar{t}$ のインバリアント質量スペクトルは約1 TeVまでプローブされ、顕著な過剰は観測されず、$Z'$およびKKグルーオンの質量がそれぞれ820 GeV未満および1 TeV未満で除外限界が得られた。