[論文レビュー] Search for W' boson production in the top quark decay channel

V. M. Abazov|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 7

ひとこと要約

本研究では、フェルミラブのテバトロン衝突加速器（√s = 1.96 TeV）で得られた230 pb⁻¹のデータを用いて、トップおよびボトムクォークに崩壊する重いW'ボソンの探索を行った。顕著な過剰は観測されず、95%信頼水準でのW'生成断面積の上限が得られ、標準模型に類似したカップリングを持つW'ボソンでは610 GeV未満、レプトンおよびクォークに崩壊する右巻き型カップリングを持つW'ボソンでは630 GeV未満、およびクォークにのみ崩壊する右巻き型カップリングを持つW'ボソンでは670 GeV未満の質量が除外された。

ABSTRACT

We present a search for the production of a new heavy gauge boson W' that decays to a top quark and a bottom quark. We have analyzed 230 pb$^{-1}$ of data collected with the \\dzero detector at the Fermilab Tevatron collider at a center-of-mass energy of 1.96 TeV. No significant excess of events is found in any region of the final state invariant mass distribution. We set upper limits on the production cross section of W' bosons at the 95% confidence level for several different W' boson masses. We exclude masses below 610 GeV for a W' boson with standard-model-like couplings, below 630 GeV for a W' boson with right-handed couplings that is allowed to decay to both leptons and quarks, and below 670 GeV for a W' boson with right-handed couplings that is only allowed to decay to quarks.

研究の動機と目的

• トップクォーク崩壊チャンネルを通じてトップおよびボトムクォークに崩壊する新しい重いゲージボソンW'の探索を目的とする。
• 標準模型を超える理論が予言するW'ボソンの存在を検証することを目的とする。
• D0検出器からの観測データに基づいて、W'ボソン質量の除外限界を設定することを目的とする。
• 異なるカップリング構造（標準模型に類似したものと右巻き型）がW'崩壊モードおよび質量の除外限界に与える影響を評価することを目的とする。

提案手法

• フェルミラブのテバトロンで収集された230 pb⁻¹の陽子-反陽子衝突データを分析する。
• イベント再構築およびジェットタギング技術を用いて、トップおよびボトムクォークを含む最終状態を再構築する。
• トップ-ボトム最終状態のインバリアント質量分布を測定し、共鳴状態の有無を探索する。
• 観測された分布を標準模型のバックグラウンド予測と比較し、潜在的なW'信号を同定する。
• 統計的手法を適用して、W'生成断面積の95%信頼水準での上限を設定する。
• データに顕著な信号過剰がないことに基づき、質量の除外限界を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 95%信頼水準で、トップおよびボトムクォークに崩壊するW'ボソンの生成断面積の上限は何か？
• RQ2 標準模型に類似したカップリングを持つW'ボソンについて、データが除外する質量範囲は何か？
• RQ3 異なるカップリング構造（例：右巻き型）が崩壊モードおよび得られる質量の除外限界に与える影響は何か？
• RQ4 インバリアント質量分布に、W'ボソン生成に一致する顕著な過剰は存在するか？
• RQ5 レプトンおよびクォークにのみ崩壊するW'ボソンと、レプトンおよびクォークに崩壊可能なW'ボソンの両方について、除外限界は何か？

主な発見

• 最終状態のインバリアント質量分布に顕著な過剰は観測されず、W'ボソン生成の証拠はない。
• さまざまなW'質量に対して、95%信頼水準でのW'生成断面積の上限が設定された。
• 標準模型に類似したカップリングを持つW'ボソンは610 GeV未満で除外された。
• レプトンおよびクォークに崩壊する右巻き型カップリングを持つW'ボソンは630 GeV未満で除外された。
• クォークへの崩壊に限定された右巻き型カップリングを持つW'ボソンは670 GeV未満で除外された。
• 本結果は、テバトロンにおけるトップクォーク崩壊チャンネルでのW'ボソンに対して、これまでで最も厳密な限界を提供する。