[논문 리뷰] Search for Quark-Lepton Compositeness and a Heavy W[prime] Boson Using the enu Channel in pp-bar Collisions at sqrt(s) = 1.8 TeV

A. A. Affolder, H. Akimoto외 3명|arXiv (Cornell University)|2001. 01. 01.

Particle physics theoretical and experimental studies인용 수 22

한 줄 요약

이 연구는 √s = 1.8 TeV에서 110 pb⁻¹의 p-pbar 충돌 데이터를 바탕으로 전자-중성미자 최종 상태를 이용해 쿼크-레프톤 복합성과 무거운 W' 보손을 탐색한다. 표준모형과의 明백한 이탈은 관측되지 않아, 95% 신뢰수준에서 복합성 스케일이 2.81 TeV 이하인 경우와 W' 보손 질량이 754 GeV/c² 이하인 경우를 배제한다. 이 결과는 이전에 발표된 뮤온 채널 데이터와 조합함으로써 786 GeV/c²로 향상된다.

ABSTRACT

We present searches for quark-lepton compositeness and a heavy W' boson at high electron-neutrino transverse mass. We use ~110/pb of data collected in p-pbar collisions at sqrt(s) = 1.8 TeV by the CDF collaboration during 1992--95. The data are consistent with standard model expectations. Limits are set on the quark-lepton compositeness scale Lambda and the ratio of partial cross sections sigma (W' -> e nu) / sigma (W -> e nu). The cross section ratio is used to obtain a lower limit on the mass of a W' boson with standard model couplings. We exclude Lambda < 2.81 TeV and a W' boson with mass below 754 GeV/c^2 at the 95% confidence level. We combine the W' mass limit with our previously published limit obtained using the muon channel, to exclude a W' boson with mass below 786 GeV/c^2 at the 95% confidence level.

연구 동기 및 목표

• 표준모형을 초월한 에너지 스케일에서 쿼크-레프톤 복합성의 가설을 검증하기 위해.
• 표준모형 상호작용을 갖는 무거운 W' 보손이 eν 최종 상태로 붕괴하는 증거를 찾기 위해.
• 고역량 전단 질량 eν 사건을 이용해 복합성 스케일 Λ와 W' 보손 질량에 대한 실험적 한계를 설정하기 위해.
• 전자 채널과 뮤온 붕괴 채널의 결과를 통합하여 기존 한계를 향상시키기 위해.

제안 방법

• CDF 실험에서 확보한 √s = 1.8 TeV에서 110 pb⁻¹의 p-pbar 충돌 데이터를 분석한다.
• 새로운 물리 현상에 대한 민감도를 높이기 위해 eν 최종 상태에서 고역량 전단 질량을 갖는 사건에 집중한다.
• 관측된 사건 수를 표준모형 예측과 비교하여 이탈 여부를 탐색한다.
• W' → eν의 총단면적 σ(W' → eν)와 W → eν의 총단면적 σ(W → eν)의 비율을 이용해 W' 보손 질량을 제약한다.
• 통계적 방법을 적용하여 Λ와 W' 질량에 대한 95% 신뢰수준의 한계를 설정한다.
• 전자 채널의 결과를 이전에 발표된 뮤온 채널 결과와 조합하여 W' 질량 배제 한계를 향상시킨다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 eν 최종 상태 데이터를 바탕으로 쿼크-레프톤 상호작용에 대한 복합성 스케일 Λ의 하한은 무엇인가?
• RQ2 관측된 데이터는 eν로 붕괴하는 무거운 W' 보손에 대한 증거를 보여주는가?
• RQ3 표준모형 상호작용을 갖는 W' 보손의 최소 질량은 95% 신뢰수준에서 어느 정도까지 배제될 수 있는가?
• RQ4 전자 채널과 뮤온 채널의 결과를 통합하면 W' 질량 배제 한계는 어떻게 향상되는가?
• RQ5 고역량 전단 질량 eν 영역에서 데이터는 표준모형 예측과 일치하는가?

주요 결과

• 데이터는 표준모형 예측과 일치하며, eν 최종 상태에서의 명백한 이탈은 관측되지 않았다.
• 95% 신뢰수준에서 복합성 스케일 Λ에 대한 하한은 2.81 TeV로 설정되었다.
• 전자 채널에서 표준모형 상호작용을 갖는 W' 보손은 754 GeV/c² 이하로는 배제된다 (95% 신뢰수준).
• 전자 채널과 뮤온 채널 결과를 통합함으로써 W' 질량 배제 한계는 95% 신뢰수준에서 786 GeV/c²로 향상되었다.
• W' 질량 한계는 σ(W' → eν)/σ(W → eν) 총단면적 비율을 이용해 유도되었으며, 분석 프레임워크의 일관성을 뒷받침한다.
• 탐색된 에너지 범위 내에서 쿼크-레프톤 복합성 또는 무거운 W' 보손에 대한 증거는 발견되지 않았다.