[论文解读] Search for W' boson production in the top quark decay channel

V. M. Abazov|arXiv (Cornell University)|Jul 29, 2006

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 7

一句话总结

本研究利用费米实验室碲山对撞机√s = 1.96 TeV处的D0探测器获取的230 pb⁻¹数据，搜索衰变为顶夸克和底夸克的重W'规范玻色子。未观测到显著过量，因此在95%置信水平下对W'产生截面设定上限，并排除了以下质量范围的W'：标准模型类耦合的W'质量低于610 GeV，衰变为轻子和夸克的右手中性耦合W'质量低于630 GeV，仅衰变为夸克的右手中性耦合W'质量低于670 GeV。

ABSTRACT

We present a search for the production of a new heavy gauge boson W' that decays to a top quark and a bottom quark. We have analyzed 230 pb$^{-1}$ of data collected with the \\dzero detector at the Fermilab Tevatron collider at a center-of-mass energy of 1.96 TeV. No significant excess of events is found in any region of the final state invariant mass distribution. We set upper limits on the production cross section of W' bosons at the 95% confidence level for several different W' boson masses. We exclude masses below 610 GeV for a W' boson with standard-model-like couplings, below 630 GeV for a W' boson with right-handed couplings that is allowed to decay to both leptons and quarks, and below 670 GeV for a W' boson with right-handed couplings that is only allowed to decay to quarks.

研究动机与目标

• 通过顶夸克衰变道搜索一种衰变为顶夸克和底夸克的新重规范玻色子W'。
• 检验标准模型之外的理论所预测的W'玻色子的存在性。
• 基于D0探测器获取的观测数据，设定W'玻色子质量的排除限。
• 评估不同耦合类型（标准模型类与右手中性）对W'衰变道及质量排除限的影响。

提出的方法

• 分析费米实验室碲山对撞机的D0探测器收集的230 pb⁻¹质子-反质子碰撞数据。
• 利用事件重建和喷注识别技术，重建包含顶夸克和底夸克的末态。
• 测量顶-底末态的不变质量分布，以搜索共振态。
• 将观测到的分布与标准模型背景预测进行比较，以识别潜在的W'信号。
• 应用统计方法，对W'产生截面设定95%置信水平的上限。
• 基于数据中未观测到显著信号过量，推导质量排除限。

实验结果

研究问题

• RQ1 在95%置信水平下，衰变为顶夸克和底夸克的W'玻色子的产生截面上限是多少？
• RQ2 对于具有标准模型类耦合的W'玻色子，数据排除的质量范围是什么？
• RQ3 不同的耦合结构（例如右手中性）如何影响W'的衰变道及相应的质量排除限？
• RQ4 是否存在与W'玻色子产生一致的不变质量分布中的显著过量？
• RQ5 仅衰变为夸克的W'玻色子与可衰变为轻子和夸克的W'玻色子的排除限分别是什么？

主要发现

• 在末态不变质量分布中未观测到事件的显著过量，表明没有W'玻色子产生的证据。
• 对不同W'质量，设定了95%置信水平的W'产生截面上限。
• 具有标准模型类耦合的W'玻色子在质量低于610 GeV时被排除。
• 具有右手中性耦合且可衰变为轻子和夸克的W'玻色子在质量低于630 GeV时被排除。
• 具有右手中性耦合且仅衰变为夸克的W'玻色子在质量低于670 GeV时被排除。
• 结果为碲山对撞机顶夸克衰变道中W'玻色子提供了迄今最严格的限制。