[論文レビュー] Unparticle physics in top pair signals at the LHC

A. T. Alan, N. K. Pak|arXiv (Cornell University)|Aug 28, 2007

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、LHCおよびILCにおけるトップクォーク対生成において、ベクトル、テンソル、スカラーの非粒子オペレーターを用いた非粒子物理学の効果を調査している。非粒子はLHCでは標準模型の断面積を顕著に増幅させ、特に低スケール次元 $d_{\rm U}$ の場合、ILCでは最大で2桁も大きな増幅を示すことが判明し、標準模型を超える新しい物理の顕著な兆候を示している。

ABSTRACT

We study the effects of unparticle physics in the pair productions of top quarks at the LHC and ILC. By considering vector, tensor and scalar unparticle operators, as appropriate, we compute the total cross sections for pair production processes depending on scale dimension $d_{\U}$. We find that the existence of unparticles would lead to measurable enhancements on the SM predictions at the LHC. In the case of ILC this may become two orders of magnitude larger than that of SM, for smaller values of $d_\U$, a very striking signal for unparticles.

研究の動機と目的

• 高エネルギー加速器における非粒子物理学のトップクォーク対生成への影響を調査すること。
• 非粒子の寄与が、LHCおよびILCにおける標準模型の予測から測定可能なずれを引き起こすかどうかを評価すること。
• 非粒子オペレーターのスケール次元 $d_{\rm U}$ に対して、トップクォーク対生成断面積の感度を評価すること。
• 特にILCにおいて顕著な断面積の増幅を通じて、非粒子の観測可能なシグナルを特定すること。

提案手法

• ベクトル、テンソル、スカラーの非粒子オペレーターを用いた有効場理論による非粒子相互作用のモデル化。
• 非粒子スケール次元 $d_{\rm U}$ の関数としてのトップクォーク対生成の全断面積の計算。
• ハドロン-ハドロン（LHC）および電子-陽電子（ILC）加速器の両方のフレームワークに非粒子物理学の枠組みを適用すること。
• 予測された断面積を標準模型の期待値と比較し、ずれを特定すること。
• 非粒子効果への感度を調査するための主要パrameterとして、スケール次元 $d_{\rm U}$ を用いること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非粒子相互作用は、LHCにおけるトップクォーク対生成の全断面積をどのように修正するか？
• RQ2 ILCにおいて、非粒子物理学は標準模型と比較して、トップクォーク対生成率をどの程度増幅させ得るか？
• RQ3 非粒子スケール次元 $d_{\rm U}$ のどの値が、標準模型の予測からの最も顕著なずれをもたらすか？
• RQ4 非粒子効果は、将来の加速器におけるトップクォーク対生成で検出可能なシグナルを生じうるか？

主な発見

• 非粒子物理学は、標準模型の予測と比較して、LHCにおけるトップクォーク対生成断面積に測定可能な増幅をもたらす。
• ILCでは、$d_{\rm U}$ が小さい場合、非粒子による断面積増幅が標準模型の予測よりも最大で2桁も大きくなる。
• 増幅の大きさはスケール次元 $d_{\rm U}$ に強く依存しており、$d_{\rm U}$ が小さいほど大きな効果が観察される。
• 結果から、ILCは非粒子シグナルに対して特に感受性が高く、新しい物理の発見に有望なチャンネルであると示唆される。