[論文レビュー] Searches for Scalar and Vector Leptoquarks at Future Hadron Colliders

Thomas G. Rizzo|ArXiv.org|Sep 5, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、TeV33、LHC、および提案中の60および200 TeV加速器を含む将来のハドロン衝突機におけるスカラーおよびベクトルレプトクォークの発見可能性を、クォーク-反クォーク消失およびグルーオン-グルーオン融合を通じて評価する。その結果、これらの粒子が数TeV未塔の質量を持つ場合、その結合定数が測定可能な範囲内であれば、これらの施設で容易に発見可能であると判明した。

ABSTRACT

The search reaches for both scalar($S$) and vector($V$) leptoquarks at future hadron colliders are summarized. In particular we evaluate the production cross sections of both leptoquark types at TeV33 and LHC as well as the proposed 60 and 200 TeV colliders through both quark-antiquark annihilation and gluon-gluon fusion: $q \bar q, gg o SS,VV$. Experiments at these machines should easily discover such particles if their masses are not in excess of the few TeV range. [To appear in the Proceedings of the 1996 DPF/DPB Summer Study on New Directions for High Energy Physics-Snowmass96, Snowmass, CO, 25 June-12 July, 1996.]

研究の動機と目的

• 次世代ハドロン衝突機におけるスカラーおよびベクトルレプトクォークの発見可能性を評価すること。
• q̄qおよびgg融合メカニズムを通じたスカラー(S)およびベクトル(V)レプトクォークの生成断面積を計算すること。
• TeV33、LHC、および60/200 TeV加速機を含む将来の衝突機が、レプトクォーク信号に対してどの程度感度を持つのかを特定すること。
• 現実的な衝突エネルギーおよび積算放射線条件の下で、レプトクォーク発見の質量到達域を確立すること。
• 標準模型を超える新しい物理の文脈において、実験的探索のための素性フレームワークを提供すること。

提案手法

• 量子場理論の振幅を用いて、スカラーおよびベクトルレプトクォークの生成断面積を計算する。
• 2つの主要な生成チャネルを検討する：クォーク-反クォーク消失（q̄q → SS, VV）およびグルーオン-グルーオン融合（gg → SS, VV）。
• さまざまな中心座標系エネルギーにおける断面積を推定するために、一次近似の摂動的QCD計算を適用する。
• 中心座標系エネルギーおよび積算放射線といった加速器固有のパラメータを用いて、発見到達域を予測する。
• 理論的断面積と予想される実験的感度を比較し、発見可能性を評価する。
• クォークおよびレプトンへのレプトクォーク結合に関する確立された素性モデルに依存する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 将来のハドロン衝突機におけるスカラーおよびベクトルレプトクォークの支配的生成メカニズムは何か？
• RQ2 さまざまな中心座標系系において、衝突エネルギーの変化に伴いレプトクォークの生成断面積はどのように変化するか？
• RQ3 TeV33、LHC、および提案中の60および200 TeV加速機で、どの程度の最大レプトクォーク質量まで探査可能か？
• RQ4 高エネルギー域において、クォーク-反クォークおよびグルーオン-グルーオン融合チャネルは、レプトクォーク生成にどのように寄与するか？
• RQ5 どのような条件下で、数TeVの質量を持つレプトクォークが将来のハドロン衝突機で発見可能となるか？

主な発見

• スカラーおよびベクトルレプトクォークは、将来のハドロン衝突機において、q̄qおよびgg融合過程の両方で生成可能である。
• 両方のレプトクォークタイプの生成断面積は、TeVスケールのエネルギーで顕著であり、特に高い中心座標系エネルギーにおいて顕著である。
• LHCおよび提案中の200 TeV加速機は、数TeV未塔の質量を持つレプトクォークに対して強い発見可能性を有する。
• グルーオン-グルーオン融合は、特に高エネルギー加速機において支配的な生成チャネルである。
• これらの加速機での実験は、レプトクォークが数TeVの範囲内にある限り、容易に発見可能である。
• 本研究は、将来のハドロン衝突機が、新しい物理モデルの文脈においてレプトクォーク物理学を効果的に探査できる適切な装置であることを確認した。