[论文解读] Electroweak and Flavor Dynamics at Hadron Colliders--I

E. Eichten, Kenneth Lane|ArXiv.org|Sep 9, 1996

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 3被引用 3

一句话总结

本文研究了在强子对撞机中质子-反质子与质子-质子碰撞下，动力学电弱对称性与味对称性自发破缺的信号，重点聚焦于具有行走耦合和扩展技术色相互作用的拓扑色模型。该研究预测了技术ρ共振态与技术π介子在重费米子、纵向W/Z玻色子及喷注中的产生与衰变，关键信号可在质心系能量≤1 TeV下观测到。

ABSTRACT

This is the first of two reports cataloging the principal signatures of electroweak and flavor dynamics at $\pbarp$ and $pp$ colliders. Here, we discuss some of the signatures of dynamical elecroweak and flavor symmetry breaking. The framework for dynamical symmetry breaking we assume is technicolor, with a walking coupling $α_{TC}$, and extended technicolor. The reactions discussed occur mainly at subprocess energies $\sqrt{\hat s} \simle 1 TeV$. They include production of color-singlet and octet technirhos and their decay into pairs of technipions, longitudinal weak bosons, or jets. Technipions, in turn, decay predominantly into heavy fermions. This report will appear in the Proceedings of the 1996 DPF/DPB Summer Study on New Directions for High Energy Physics (Snowmass 96).

研究动机与目标

• 识别强子对撞机实验中动力学电弱对称性自发破缺的可观测信号。
• 探索具有行走耦合与扩展技术色相互作用的拓扑色模型的唯象学。
• 绘制pp与p̄p碰撞中技术ρ共振态与技术π介子的产生与衰变链。
• 评估这些信号在约1 TeV能量范围内的可探测性。
• 为1996年Snowmass研讨会背景下检验拓扑色与味动力学提供唯象学框架。

提出的方法

• 采用具有行走耦合α_TC的拓扑色框架，以模拟动力学电弱对称性自发破缺。
• 引入扩展技术色（ETC）相互作用，以生成费米子质量与味混合。
• 分析√ŝ ≤ 1 TeV下的子过程，重点关注电磁单态与八重态技术ρ共振态。
• 计算技术ρ衰变为技术π对、纵向W/Z玻色子及喷注的分支比。
• 基于ETC耦合强度，预测技术π主要衰变为重费米子。
• 使用有效场论技术，模拟拓扑色 sector 的低能动力学。

实验结果

研究问题

• RQ1 在√ŝ ≤ 1 TeV的pp与p̄p碰撞中，技术ρ共振态的主要产生通道是什么？
• RQ2 技术ρ共振态如何衰变，其衰变为技术π、纵向弱玻色子及喷注的分支比是多少？
• RQ3 技术π的衰变信号是什么，其如何导致包含重费米子的可观测末态？
• RQ4 ETC相互作用如何影响拓扑色共振态的味结构与衰变模式？
• RQ5 在强子对撞机中，区分拓扑色动力学与标准模型的关键实验信号是什么？

主要发现

• 技术ρ共振态在强子对撞机中具有显著的截面，主要衰变为技术π对与纵向W/Z玻色子。
• 技术π主要衰变为重费米子，形成包含顶夸克类夸克或其他重态的高多重末态的显著信号。
• 该模型在二喷注、同号轻子对与缺失能量末态中预测了可观测信号，尤其在技术π衰变中表现显著。
• 行走拓扑色情景增强了ETC相互作用强度，与传统拓扑色相比，导致向重费米子的分支比更大。
• 在Tevatron与LHC能量下，色八重态技术ρ的产生是可探测的，其末态具有独特的喷注与矢量玻色子特征。
• 该框架为希格斯机制提供了可行的替代方案，在强子对撞机1 TeV能量范围内具有可测试的信号。