[论文解读] Open windows for a light axigluon explanation of the top forward-backward asymmetry

Moira I. Gresham, Jessie Shelton+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 12

一句话总结

本文研究了轻量、宽幅轴胶子（m_G' ≤ 450 GeV）作为 Tevatron 观测到的顶夸克前后向不对称性的可行解释。结果表明，在整个质量范围内，味无关的和顶夸克类型非味无关的模型均与 Tevatron、LHC 二胶子、电荷不对称性以及精确电弱数据一致；而底夸克类型非味无关的模型仅在高于 200 GeV 时可行，且 LHC 电荷不对称性是其中最敏感的探测手段。

ABSTRACT

The top forward-backward asymmetry (tAFB) measured at the Tevatron remains one of the most puzzling outstanding collider anomalies. After two years of LHC running, however, few models for tAFB remain consistent with LHC data. In this paper we take a detailed look at the most promising surviving class of models, namely light (m_G' ~200 GeV in the down-type non-universal model. The LHC charge asymmetry remains the best avenue for excluding, or observing, these models.

研究动机与目标

• 评估轻量（m_G' ≤ 450 GeV）、宽幅轴胶子作为顶夸克前后向不对称性异常解的可行性。
• 评估来自 Tevatron 顶夸克测量、LHC 二胶子和电荷不对称性数据以及 LEP 精确电弱可观测量的约束。
• 分析三种味结构：味无关、底夸克类型非味无关和顶夸克类型非味无关，以最小化实验张力。
• 计算紫外完成模型对精确电弱可观测量的贡献，包括重费米子和标量的效应。
• 在两年 LHC 数据之后，确定轴胶子模型剩余的可行参数空间。

提出的方法

• 构建包含重矢量型夸克和标量伙伴的轴胶子模型的最小紫外完成。
• 使用费曼参数化和圈积分计算对 Z 玻色子耦合的贡献，推导出形式因子 K_h 和 K_φ。
• 通过重费米子和标量对 Zqq 有效耦合的偏移评估精确电弱约束。
• 应用 ATLAS 和 CMS 二胶子搜寻结果的约束，这些结果排除了窄宽度轴胶子模型。
• 使用 LHC 电荷不对称性测量作为主要判别标准，尤其考虑到 ATLAS 的高中心值。
• 对三种味结构进行比较分析，以识别与所有数据一致的参数空间区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 轻量、宽幅轴胶子（m_G' ≤ 450 GeV）是否能解释顶夸克前后向不对称性，同时满足 LHC 二胶子和电荷不对称性约束？
• RQ2 紫外完成中的重费米子和标量伙伴如何影响轴胶子模型中的精确电弱可观测量？
• RQ3 哪种味结构——味无关、底夸克类型非味无关或顶夸克类型非味无关——最能规避实验约束？
• RQ4 标量贡献在多大程度上缓和了重费米子对精确电弱可观测量的约束？
• RQ5 LHC 电荷不对称性测量是否是区分轴胶子模型与标准模型的最敏感探测手段？

主要发现

• 味无关和顶夸克类型非味无关的轴胶子模型在整个质量范围 50 GeV ≤ m_G' ≤ 450 GeV 内均与所有数据一致。
• 底夸克类型非味无关的模型仅在 m_G' ≥ 200 GeV 时可行，原因在于 LHC 电荷不对称性施加了更强的约束。
• ATLAS 和 CMS 的成对二胶子搜寻结果排除了所有窄宽度轴胶子模型，但允许宽共振态。
• 紫外完成中的重费米子普遍增强了来自精确电弱可观测量的约束。
• 标量对 Z 耦合的贡献与费米子贡献符号相反，可部分缓解约束，起到缓和作用。
• LHC 电荷不对称性测量仍是最重要的探测手段，且 ATLAS 的高中心值降低了其相对于预期的约束力。