[论文解读] 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 13

一句话总结

本文对费米实验室和大型强子对撞机上的Wb\bar{b}及Wb\bar{b}+jet过程进行了完整的树幅阶计算，同时包含单顶夸克信号与不可约QCD背景，以探测异常的Wtb耦合。研究识别出最优的运动学截断，使背景减少2–3倍，相比费米实验室的初始预期，LHC对异常耦合的灵敏度提高了2–3倍，尽管其限制仍比未来γ-e对撞机的限制宽松2–8倍。

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.

研究动机与目标

• 通过在Wb\\bar{b}和Wb\\bar{b}+jet过程中同时建模单顶夸克产生与不可约背景，提升对异常Wtb耦合的灵敏度。
• 识别最优的运动学截断，以最小化强子对撞机上的背景，同时保持信号灵敏度。
• 量化大型强子对撞机与升级后的费米实验站在探测Wtb耦合偏离标准模型方面的相对灵敏度。
• 评估强子对撞机相对于未来高能γ-e对撞机在探测异常耦合方面的潜力。
• 提供一个完整的理论框架，利用CompHEP实现顶夸克产生过程的高精度计算。

提出的方法

• 使用CompHEP程序包，对费米实验室和大型强子对撞机上的pp(\\bar{p}) → Wb\\bar{b}和Wb\\bar{b} + jet过程进行完整的树幅阶计算。
• 在统一框架中同时包含单顶夸克产生（信号）与所有不可约QCD背景。
• 应用一组优化的运动学截断，以抑制背景同时最大化信号灵敏度。
• 引入单顶夸克产生率的已知下一阶修正（NLO），以提高精度。
• 分析大型强子对撞机上单顶与反顶夸克产生的前后向不对称性，以提取关于异常耦合的额外信息。
• 比较大型强子对撞机、升级后的费米实验室与未来γ-e对撞机在异常Wtb耦合限制上的灵敏度。

实验结果

研究问题

• RQ1 在大型强子对撞机和费米实验站上，Wb\\bar{b}和Wb\\bar{b}+jet过程中，能最大化信号与背景比的最优运动学截断组合是什么？
• RQ2 大型强子对撞机对异常Wtb耦合的灵敏度与升级后费米实验室的预期相比如何？
• RQ3 大型强子对撞机上单顶与反顶夸克产生的前后向不对称性在多大程度上能增强对异常耦合的灵敏度？
• RQ4 强子对撞机对异常Wtb耦合的限制与未来高能γ-e对撞机可达到的限制相比如何？
• RQ5 将NLO修正纳入单顶夸克产生率对顶夸克产生中异常耦合灵敏度的精度有何影响？

主要发现

• 大型强子对撞机对异常Wtb耦合的灵敏度比初始预期的升级费米实验室高出2–3倍。
• 最优运动学截断显著减少了背景贡献，提高了信号探测效率。
• 大型强子对撞机上单顶与反顶夸克产生的前后向不对称性为异常耦合提供了额外的、独立的信息。
• 尽管有所改进，强子对撞机对异常耦合的限制仍比未来高能γ-e对撞机的预期限制宽松2–8倍。
• 将已知的NLO修正纳入单顶夸克产生率，提升了灵敏度分析的理论精度。
• 在CompHEP中实现的完整树幅阶计算框架，使得信号与背景过程的精确且一致的比较成为可能。