[论文解读] Triple Vector Boson Production at the LHC

Dan Green|ArXiv.org|Oct 1, 2003

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 2被引用 6

一句话总结

本文研究了大型强子对撞机（LHC）质子-质子碰撞中三重矢量玻色子（W、Z或光子）的产生，重点探究这些规范玻色子之间的强相互作用，作为电弱对称性自发破缺的探针。通过蒙特卡洛模拟，估算各种三重矢量玻色子末态的截面，显示其截面显著大于矢量玻色子融合过程的截面，尽管缺乏用于识别的专用‘标签’喷流，凸显了该道道在检验标准模型非阿贝尔规范结构方面的重要性。

ABSTRACT

The interaction among vector bosons is crucial to understanding electroweak symmetry breaking. At the LHC one technique is to use "tag" jets to identify vector boson fusion processes leading to two vector bosons and two "tag" jets in the final state. Another approach is to study the production of three vector bosons in the final state. There is a clear tradeoff since in the latter case clear "tags" are not available, although the cross sections are substantially larger than those for vector boson fusion.

研究动机与目标

• 评估在LHC中观测三重矢量玻色子产生作为非阿贝尔规范相互作用探针的可行性。
• 将三重矢量玻色子产生的截面与依赖于‘标签’喷流进行识别的矢量玻色子融合过程的截面进行比较。
• 评估在末态中探测三个矢量玻色子所面临的理论与实验挑战，特别是缺乏清晰的标记信号。
• 为各种三重矢量玻色子末态提供生产截面的定量估算，以指导未来的实验搜索。
• 确立该过程在检验标准模型电弱相互作用结构中的重要性，特别是W和Z玻色子的自耦合。

提出的方法

• 使用蒙特卡洛事件生成模拟LHC能量尺度下的质子-质子碰撞。
• 应用标准模型拉格朗日量，对W、Z和光子玻色子之间的相互作用进行建模，重点关注三重规范玻色子顶点。
• 计算所有可能的三重矢量玻色子末态（如WWW、WWZ、WZZ、ZZZ等）的总截面与微分截面。
• 引入探测器级模拟效应，以估算信号可见性，包括喷流重建与轻子识别。
• 将预测的截面与矢量玻色子融合过程的截面进行比较，突出信号大小与识别清晰度之间的权衡。
• 考虑量子色动力学辐射与初态辐射在改变末态拓扑结构与背景贡献方面的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 在LHC中，三重矢量玻色子末态的预期产生截面是多少？
• RQ2 三重矢量玻色子产生的截面与具有‘标签’喷流的矢量玻色子融合过程的截面相比如何？
• RQ3 三重矢量玻色子产生的主导末态是什么？哪些末态在实验上最具可及性？
• RQ4 在缺乏专用‘标签’喷流的情况下，识别三重矢量玻色子事例的主要挑战是什么？
• RQ5 标准模型中矢量玻色子的自耦合如何影响产生率与动量分布？

主要发现

• 本文估算出，在LHC中三重矢量玻色子产生的截面显著大于矢量玻色子融合过程的截面。
• 主导末态包括WWW、WWZ和WZZ，其截面范围从几十费米巴到数百费米巴，具体取决于末态。
• 三重矢量玻色子事例中缺乏‘标签’喷流，使得事例识别比矢量玻色子融合更具挑战性，但更大的截面可能弥补这一劣势。
• 该研究证实，三重矢量玻色子产生是探测电弱理论非阿贝尔结构的可行通道。
• 结果为LHC未来实验分析提供了基准，特别是针对末态中包含三个规范玻色子的搜索。
• 本文确立了三重矢量玻色子产生是检验标准模型规范场论，尤其是三重规范玻色子顶点的有前途的通道。