[论文解读] Overview of models for the t tbar asymmetry

J. A. Aguilar–Saavedra|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 12

一句话总结

本文回顾了用于解释在 Tevatron 观测到的顶夸克对正向-反向不对称性的理论模型，重点关注标准模型之外的新物理。利用 LHC 数据评估了这些模型的可行性，强调轻色八重态胶子可提供一致的解释而无需显著增强截面，而重 $Z'$ 或 $W'$ 玻色子则受到 LHC 对高质​​量 $t\bar{t}$ 尾部测量的约束。

ABSTRACT

We review the most popular models proposed to explain the anomalous forward-backward asymmetry in t tbar production at the Tevatron. We discuss their viability in view of recent LHC data. We summarise their predictions for charge asymmetries at the LHC.

研究动机与目标

• 回顾并分类为解释 Tevatron 观测到的异常 $t\bar{t}$ 正向-反向不对称性而提出的理论模型。
• 根据近期 LHC 数据评估这些模型的可行性，特别是 $t\bar{t}$ 不变量质量分布和总截面。
• 为各种新物理模型预测 LHC 中的电荷不对称性，特别关注 $m_{t\bar{t}}$ 的依赖关系。
• 探讨动量切片和四夸克产生作为区分模型的手段的潜力。
• 评估规范可重整性与二胶子喷注搜索对具有重 $Z'$ 或 $W'$ 玻色子的模型的约束。

提出的方法

• 根据 $\mathrm{SU}(3)_C \times \mathrm{SU}(2)_L \times \mathrm{U}(1)_Y$ 下的规范量子数对新物理模型进行分类，重点关注在 $q\bar{q} \to t\bar{t}$ 过程中交换的矢量和标量粒子。
• 分析截面中的干涉项和二次项贡献，以确定总截面与标准模型一致的可能性。
• 评估 $t\bar{t}$ 不变量质量切片对电荷不对称性的影响，特别是对具有轻或重新粒子的模型。
• 考虑对角度 $\theta$ 和速度 $\beta$ 的运动学切片，以增强不对称性，从而改善模型区分。
• 研究四夸克产生作为具有轻色八重态胶子的模型的决定性信号，这些模型需要较大的顶夸克耦合。
• 将模型预测与 LHC 数据进行比较，特别是高质​​量 $t\bar{t}$ 截面未见增强这一事实，以约束参数空间。

实验结果

研究问题

• RQ1 若 $m_{t\bar{t}} > 1$ TeV 时 $t\bar{t}$ 截面在标准模型预测的 50% 以内，具有重 $Z'$ 或 $W'$ 玻色子的模型是否仍能解释 Tevatron 的 $t\bar{t}$ 不对称性？
• RQ2 LHC 未观测到高质​​量 $t\bar{t}$ 增强对具有新矢量玻色子的模型有何影响？
• RQ3 轻色八重态胶子如何在不违反 LHC 约束的前提下，为 Tevatron 不对称性提供可行解释？
• RQ4 对 $\beta$ 和 $\theta$ 的运动学切片能在多大程度上增强电荷不对称性，并改善 LHC 中的模型区分？
• RQ5 四夸克产生能否作为 $t\bar{t}$ 最终态中具有轻胶子的模型的决定性信号？

主要发现

• 若 $m_{t\bar{t}} > 1$ TeV 时 $t\bar{t}$ 截面在标准模型预测的 50% 以内，具有重 $Z'$ 或 $W'$ 玻色子的模型将被排除，因为二次项与干涉项之间需发生大范围抵消。
• 低于 TeV 量级的轻色八重态胶子可解释 Tevatron 不对称性，且在高 $m_{t\bar{t}}$ 时无需显著增强截面，因此在当前 LHC 约束下具有可行性。
• $m_{t\bar{t}}$ 依赖的电荷不对称性是关键可观测量：具有轻胶子的模型可产生与标准模型预期不同的非平凡分布。
• 四夸克产生是轻胶子模型的决定性信号，其截面在解释不对称性所需的耦合下可能在 LHC 上可观测。
• 对 $\beta$ 和 $\theta$ 的运动学切片可增强电荷不对称性，尤其对 $t$-通道模型有效，当与 $m_{t\bar{t}}$ 依赖性结合时可改善模型区分。
• LHC 未观测到高质​​量 $t\bar{t}$ 峰值，不利于具有重色八重态矢量玻色子的模型，除非宽度较大或质量低于阈值。