[論文レビュー] Open windows for a light axigluon explanation of the top forward-backward asymmetry

Moira I. Gresham, Jessie Shelton+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 12

ひとこと要約

本稿は、テバトロンで観測されたトップクォークの前後方向非対称性を説明するための有効な解釈として、軽量で広帯域の軸グルーオン（m_G' ≤ 450 GeV）を検討する。フレーバー不変およびトップ型非ユニバーサルモデルは、全質量範囲においてテバトロン、LHCの二ジェット、電荷非対称性、および精度電弱データと整合しているが、ダウン型非ユニバーサルモデルは200 GeV以上でのみ有効であり、LHCの電荷非対称性が最も感受性の高いプローブであることが示された。

ABSTRACT

The top forward-backward asymmetry (tAFB) measured at the Tevatron remains one of the most puzzling outstanding collider anomalies. After two years of LHC running, however, few models for tAFB remain consistent with LHC data. In this paper we take a detailed look at the most promising surviving class of models, namely light (m_G' ~200 GeV in the down-type non-universal model. The LHC charge asymmetry remains the best avenue for excluding, or observing, these models.

研究の動機と目的

• 軽量（m_G' ≤ 450 GeV）で広帯域のアキスグルーオンがトップクォークの前後方向非対称性の異常を解消する可能性を評価すること。
• テバトロンのトップ測定、LHCの二ジェットおよび電荷非対称性データ、LEPの精度電弱観測量からの制約を評価すること。
• フレーバー不変、ダウン型非ユニバーサル、トップ型非ユニバーサルの3つのフレーバー構造を分析し、実験的緊張を最小限に抑えること。
• 重いフェルミオンおよびスカラーのUV完備化寄与を、精度電弱観測量に計算すること。
• 2年間のLHCデータを経た後、残存するアキスグルーオンモデルのパラメータ空間を特定すること。

提案手法

• 重いベクトル型クォークおよびスカラー補助粒子を含む、アキスグルーオンモデルの最小UV完備化を構築する。
• フェルミオンとスカラーのループ積分をファインマンパラメータ化により計算し、形式因子K_hおよびK_φを導出する。
• 重いフェルミオンおよびスカラーからのZボソン結合への寄与を評価し、精度電弱制約を評価する。
• ATLASおよびCMSの二ジェット探索結果を適用し、狭帯域のアキスグルーオンモデルを除外する。
• LHCの電荷非対称性測定結果を主な判別基準とし、特にATLASの高い中央値が与える影響を考慮する。
• 全データと整合するパラメータ空間の領域を特定するため、3つのフレーバー構造間で比較的分析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 軽量で広帯域のアキスグルーオン（m_G' ≤ 450 GeV）は、トップクォークの前後方向非対称性を説明しつつ、LHCの二ジェットおよび電荷非対称性制約を満たすことができるか？
• RQ2 UV完備化における重いフェルミオンおよびスカラーは、アキスグルーオンモデルにおける精度電弱観測量にどのように影響を与えるか？
• RQ3 フレーバー不変、ダウン型非ユニバーサル、トップ型非ユニバーサルのうち、どのフレーバー構造が実験的制約を最も効果的に回避できるか？
• RQ4 スカラーの寄与は、精度電弱観測量におけるフェルミオン寄与の制約をどの程度緩和するか？
• RQ5 LHCの電荷非対称性測定は、標準模型からのアキスグルーオンモデルの区別に最も感受性の高いプローブであるか？

主な発見

• フレーバー不変およびトップ型非ユニバーサルアキスグルーオンモデルは、全質量範囲50 GeV ≤ m_G' ≤ 450 GeVにおいて、すべてのデータと整合している。
• ダウン型非ユニバーサルモデルは、LHCの電荷非対称性からの強い制約のため、m_G' ≥ 200 GeVでのみ有効である。
• ATLASおよびCMSによるペアド二ジェット探索は、すべての狭帯域アキスグルーオンモデルを除外するが、広帯域共鳴状態は許容される。
• UV完備化における重いフェルミオンは、精度電弱観測量からの制約を一様に増大させる。
• Z結合へのスカラー寄与はフェルミオン寄与とは逆符号を示し、制約を部分的に緩和する効果をもたらし、緩和作用をもたらす。
• LHCの電荷非対称性測定は、依然として最も感受性の高いプローブであり、ATLASの高い中央値のおかげで、期待値に対して制約力が相対的に低下している。