[논문 리뷰] Impact of the recent measurements of the top-quark and W-boson masses on electroweak precision fits

J. de Blas, M. Pierini외 2명|arXiv (Cornell University)|2022. 04. 08.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 31

한 줄 요약

본 논문은 CMS의 톱쿼크 질량 및 CDF의 W 보손 질량 측정이 SM 및 그 밖의 전기약 정밀도 적합에 어떠한 영향을 미치는지 평가하고, SM 예측을 새로운 평균과 비교하며 oblique 및 SMEFT 시나리오를 탐구한다.

ABSTRACT

We assess the impact of the very recent measurement of the top-quark mass by the CMS Collaboration on the fit of electroweak data in the Standard Model and beyond, with particular emphasis on the prediction for the mass of the W boson. We then compare this prediction with the average of the corresponding experimental measurements including the new measurement by the CDF Collaboration, and discuss its compatibility in the Standard Model, in new physics models with oblique corrections, and in the dimension-six Standard Model Effective Field Theory. Finally, we present the updated global fit to electroweak precision data in these models.

연구 동기 및 목표

• 새로운 톱쿼크 질량 측정이 표준 모형(Standard Model) 내외의 전기약 정밀도 데이터 적합에 미치는 영향을 평가한다.
• SM의 W 보손 질량 예측을 CDF 결과를 포함한 새로운 실험 평균값과 비교한다.
• 업데이트된 적합이 oblique NP 모델 및 SMEFT 프레임워크와의 호환성을 탐구한다.
• 표준 및 보수적 평균화 시나리오 하에서 전기약 정밀 관측값에 대한 업데이트된 글로벌 적합을 제공한다.

제안 방법

• 현시점의 SM 계산을 사용한 HEPfit 코드를 이용한 전기약 정밀 관측값(EWPO)의 베이지안 글로벌 적합을 수행한다.
• 최신 CMS, Tevatron, ATLAS, CMS Run 2, LHCb 측정값으로 m_t와 M_W의 새로운 평균값을 구성하고 보수적 평균화 시나리오를 포함한다.
• M_W 입력값을 제외한 EWPO 적합으로부터 M_W에 대한 SM 예측을 계산하고 실험 평균값과 비교한다.
• oblique (S, T, U) 매개변수 공간과 차원-6 SMEFT Warsaw 기저에서 NP 시사점을 연구한다.
• SM, oblique, SMEFT 적합에 대한 후방 분포와 정보 기준(IC)을 보고한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 최신 톱쿼크 질량 측정값이 SM에서의 전기약 정밀 적합과 예측된 W 보손 질량에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 업데이트된 M_W 평균값이 SM 예측과 조화를 이루는가, 아니면 새로운 물리의 신호를 암시하는가?
• RQ3 Oblique 보정(S, T, U)이 SM 예측과 M_W 측정 간의 긴장을 완화시킬 수 있는가?
• RQ4 새 측정들을 고려할 때 EWPO에 대한 차원-6 SMEFT 기술의 시사점은 무엇인가?

주요 결과

• 표준 평균하에서 M_W에 대한 SM 예측은 새로운 측정값과 상당히 차이가 나며, 피트에서 해당 측정을 제외하면 6.5 시그마 긴장이 나타나고 보수적 평균화 전략 하에서는 3.7 시그마 긴장이 나타난다.
• U를 0으로 설정한 oblique NP 적합은 긴장을 약 1.5 시그마 수준으로 줄일 수 있으며, U를 비제로로 둘 경우 데이터와의 호환성을 얻는다.
• SMEFT 적합은 렙토닉 연산자들 간의 상관관계를 나타내고 특정 윌슨 계수의 조합이 M_W 측정을 수용할 수 있음을 보이며, 특정 계수들(예: \nhat{C}_{\\"