[論文レビュー] Complete Calculations of Wb\bar b and Wb\bar b + jet Production at Tevatron and LHC: Probing Anomalous Wtb Couplings in Single Top Production

Edward Boos, L. Dudko+1 more|ArXiv.org|Mar 1, 1999

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、テバトロンおよびLHCにおけるWb\bar{b}およびWb\bar{b} + ジェット生成の完全な階層計算を提示し、同時に1次トップクォーク信号と削減不能なバックグラウンドを含め、異常なWtb結合を探索する。最適な運動量的カットを同定し、テバトロンではバックグラウンドを2–3倍低減し、LHCでは初期のテバトロンの期待値に対して2–3倍の感度向上を達成するが、将来的なガンマ-e衝突機関の予想される境界値と比較すると、2–8倍も緩い境界にとどまる。

ABSTRACT

We present the results of a complete tree level calculation of the processes pp(\bar p) -> Wb\bar b and Wb\bar b + jet that includes the single top signal and all irreducible backgrounds simultaneously. In order to probe the structure of the Wtb coupling with the highest possible accuracy and to look for possible deviations from standard model predictions, we identify sensitive observables and propose an optimal set of cuts which minimizes the background compared to the signal. At the LHC, the single top and the single anti-top rates are different and the corresponding asymmetry yields additional information. The analysis shows that the sensitivity for anomalous couplings will be improved at the LHC by a factor of 2--3 compared to the expectations for the first measurements at the upgraded Tevatron. Still, the bounds on anomalous couplings obtained at hadron colliders will remain 2--8 times larger than those from high energy gamma-e colliders, which will, however, not be available for some time. All basic calculations have been carried out using the computer package CompHEP. The known NLO corrections to the single top rate have been taken into account.

研究の動機と目的

• Wb\\bar{b}およびWb\\bar{b}+ジェット過程において、1次トップクォーク生成と削減不能なバックグラウンドを同時にモデル化することで、異常なWtb結合の感度を向上させること。
• ハドロン衝突機における信号感度を保持しながらバックグラウンドを最小限に抑える最適な運動量的カットを同定すること。
• LHCとアップグレード済みテバトロンの間で、Wtb結合における標準模型からの逸脱を検出する感度を比較すること。
• 将来の高エネルギーガンマ-e衝突機と比較して、ハドロン衝突機の異常結合の探査可能性を評価すること。
• 高精度なトップクォーク生成過程の計算のための包括的な理論的枠組みをCompHEPを用いて提供すること。

提案手法

• CompHEPパッケージを用いて、テバトロンおよびLHCにおけるpp(\\bar{p}) → Wb\\bar{b}およびWb\\bar{b} + ジェット過程の完全な階層計算を実施する。
• 信号である1次トップクォーク生成と、すべての削減不能なQCDバックグラウンドを統一的なフレームワークに統合する。
• バックグラウンドを抑制しながら信号感度を最大化する最適化された運動量的カットを適用する。
• 1次トップクォーク生成率の既知の次次近似（NLO）補正を組み込み、精度を向上させる。
• LHCにおける1次トップおよび反トップ生成の前後方向非対称性を分析し、異常結合に関する追加の情報を抽出する。
• LHC、アップグレード済みテバトロン、および将来のガンマ-e衝突機における異常Wtb結合の感度限界を比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 LHCおよびテバトロンにおけるWb\\bar{b}およびWb\\bar{b}+ジェット過程において、信号対バックグラウンド比を最大にする最適な運動量的カットは何か？
• RQ2 LHCにおける異常Wtb結合の感度は、アップグレード済みテバトロンでの期待感度と比べてどの程度か？
• RQ3 LHCにおける1次トップおよび反トップ生成の前後方向非対称性は、異常結合の感度向上にどの程度寄与するか？
• RQ4 ハドロン衝突機からの異常Wtb結合の境界は、将来の高エネルギーガンマ-e衝突機からの境界と比べてどの程度か？
• RQ5 1次トップクォーク生成率に既知のNLO補正を組み込むと、トップクォーク生成における異常結合感度の精度にどのような影響を与えるか？

主な発見

• LHCは、アップグレード済みテバトロンの初期の期待値と比較して、異常Wtb結合の感度を2–3倍向上させる。
• 最適な運動量的カットによりバックグラウンド寄与が顕著に低減され、信号検出効率が向上する。
• LHCにおける1次トップおよび反トップ生成の前後方向非対称性は、異常結合に関する追加的かつ独立した情報を提供する。
• 改善が見られたが、ハドロン衝突機からの異常結合の境界は、将来の高エネルギーガンマ-e衝突機からの予想される境界と比較して2–8倍も緩い。
• 1次トップクォーク生成率に既知のNLO補正を組み込むことで、感度分析の理論的精度が向上する。
• CompHEPに実装された完全な階層計算フレームワークにより、信号およびバックグラウンド過程の正確かつ一貫性のある比較が可能になる。