[论文解读] Theoretical Expectations in Radiative Top Decays

Gregory Mahlon|ArXiv.org|Oct 26, 1998

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 5

一句话总结

本文计算了标准模型中辐射顶夸克衰变的预测，包括 t→WbZ、t→WbH、t→Wbg 和 t→Wbγ。结果表明，Z 和 H 末态因相空间强烈抑制（分支比约为 10⁻⁷），在 Tevatron Run II 中无法探测；而 g 和 γ 模式仅受 αs 或 αem 抑制，因此在足够亮度下可能被观测到。

ABSTRACT

We summarize the Standard Model predictions for the three-body decays of the top quark t->WbX, where X = Z,H,g or gamma. Because of strong phase space suppression, we find that the branching ratios for the Z and H final states are of order a few times 10^{-7}, rendering them invisible at Tevatron Run II. On the other hand, the decays to g and gamma are suppressed only by the expected factor of alpha_s or alpha_{em}.

研究动机与目标

• 评估在 Tevatron 上探测稀有辐射顶夸克衰变的理论可行性。
• 在标准模型假设下，量化 t→WbX 衰变（X = Z, H, g, γ）的分支比。
• 根据相空间和 QCD/QED 抑制因素，确定这些衰变在 Tevatron Run II 中是否可观测。
• 为未来的顶夸克物理实验提供理论基准。

提出的方法

• 使用有效场论和 QCD/QED 修正，计算 t→WbX 的三体衰变振幅。
• 应用相空间积分以计算分支比，考虑运动学抑制效应。
• 利用已知的 αs 和 αem 值，估算胶子和光子末态的抑制因子。
• 比较抑制尺度：Z/H 的相空间抑制 vs. g/γ 的电磁/QCD 耦合抑制。
• 使用标准模型参数和衰变运动学，对分支比进行数值估算。
• 基于预期信号率和背景水平，评估在 Tevatron Run II 中的可探测性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在标准模型中，t→WbZ、t→WbH、t→Wbg 和 t→Wbγ 衰变的预测分支比是多少？
• RQ2 相空间和 QCD/QED 耦合因子如何抑制这些衰变的分支比？
• RQ3 在 Tevatron Run II 期间，这些衰变模式中哪些在现实中可被探测？
• RQ4 在这些衰变中，相空间抑制与耦合常数抑制的相对重要性如何？
• RQ5 这些稀有衰变的理论预期如何指导实验搜索策略？

主要发现

• t→WbZ 的分支比约为 3×10⁻⁷，受相空间强烈抑制。
• t→WbH 的分支比也类似地被抑制在约 3×10⁻⁷ 左右，因此在 Tevatron Run II 中无法探测。
• 胶子末态（t→Wbg）仅受 αs 抑制，分支比约为 10⁻⁶ 量级。
• 光子末态（t→Wbγ）仅受 αem 抑制，分支比同样处于 10⁻⁶ 量级。
• 由于其极小的分支比，t→WbZ 和 t→WbH 衰变在 Tevatron Run II 中实际上不可见。
• 在足够亮度下，t→Wbg 和 t→Wbγ 模式仍为实验可观测的可行目标。