[論文レビュー] Results from TopFitter

A. G. Buckley, Christoph Englert+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2016

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 8被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、LHCおよびテバトロンのトップクォークデータに、次元6の有効場理論演算子のグローバルフィットを実施し、標準模型を超える新しい物理を制約する。分析の結果、95%信頼水準においてすべてのウィルスン係数がゼロと整合している。微分分布およびLHCランIデータが最も強い制約を与える一方、ブーストしたトップクォーク解析では、高出力で理論的不確実性が支配的になると示唆されている。

ABSTRACT

We discuss a global fit of top quark BSM couplings, phrased in the model-independent language of higher-dimensional effective operators, to the currently available data from the LHC and Tevatron. We examine the interplay between inclusive and differential measurements, and the complementarity of LHC and Tevatron results. We conclude with a discussion of projections for improvement over LHC Run II.

研究の動機と目的

• 次元6の有効場理論演算子を介してトップクォーク結合の新しい物理へのグローバルフィットを実行すること。
• 包含的測定と微分的測定の相補性が、新しい物理を制約する上でどのように働くかを評価すること。
• LHCとテバトロンのデータが、標準模型からのずれをどのように探査できるかの相対的感度を評価すること。
• LHCランIIにおけるブーストしたトップクォーク終状態と不確実性の低減を用いた、制約の改善を予測すること。
• 高出力で感度が制限される主な要因—統計的、系外的、理論的不確実性—を特定すること。

提案手法

• 標準模型EFTフレームワーク内でD=6で打ち切られた59個の次元6演算子を用いたグローバルフィットを構築する。
• FeynRulesに関連する演算子を実装し、UFOモデル形式を介してMadGraphにインターフェースしてイベント生成を実行する。
• MCFMおよびMC@NLOを用いて高次のQCD補正を含め、関連するスケールおよびPDF不確実性を伴う。
• ウィルスン係数パラメータ空間全体にわたる滑らかな理論予測を多項式補間により構築する。
• 理論予測と実験データの間の相関のあるχ²検定統計量を構築し、除外領域を導出する。
• ヘプトップタッガーを用いたジャケット再構築を用いて、解体されたおよびブーストしたトップ対生成の別々の解析を実施する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの観測量がトップクォーク系における次元6演算子に対して最も強い制約を与えるか？
• RQ2 包含的断面積測定と微分的分布の両者が、新しい物理を制約する上で、どの程度感度に差を示すか？
• RQ3 LHCがどの程度、トップクォークのBSM結合に対する感度でテバトロンを上回っているか？
• RQ4 LHCランIIにおいて、系外的不確実性の低減と出力の増加により、ウィルスン係数の境界にどの程度の改善が得られるか？
• RQ5 高pT尾部における理論的不確実性が、高出力下での次元6演算子への感度にどのように影響するか？

主な発見

• トップ対生成に関連する14のウィルスン係数すべてが、95%信頼水準でゼロと整合している。
• トップ対生成の微分的測定は、単なる包含的断面積測定よりも顕著に強い制約を与えることが示され、よりきつい除外領域が得られている。
• LHCランIデータは、特にC1uやC33uGのような演算子において、テバトロンデータをすでに上回る感度を持っている。
• 解体されたトップ対生成の状況では、データ量の増加よりも系外的不確実性の低減がより効果的である。系統的不確実性を半減させることは、データ量を10倍に増やすのと同等の感度向上をもたらす。
• ブースト状態（pt_T > 200 GeV）では、低統計時においては系外的不確実性の影響が小さいが、高出力（例：3 ab⁻¹）では理論的不確実性が支配的となり、さらなる改善が制限される。
• 現在のウィルスン係数の境界は、Ci = 1の場合にΛ ≳ 500 GeVを示しており、EFT記述が破綻する領域に近づきつつある。