[论文解读] Vector Leptoquark Production at Hadron Colliders

J.L. Hewett, Thomas G. Rizzo+3 more|ArXiv.org|Oct 27, 1993

Particle Detector Development and Performance被引用 5

一句话总结

本文研究了在强子对撞机（Tevatron、LHC、SSC）上通过夸克-反夸克和胶子融合产生的矢量轻子偶素的产生，发现其截面显著大于质量相近的标量轻子偶素，从而提高了其可探测性。该研究强调了在高能对撞机搜索中矢量轻子偶素信号的重要性，因其具有更高的产生率。

ABSTRACT

We explore the production of vector leptoquarks ($V$) at the Tevatron, LHC, and SSC through both quark-antiquark and gluon fusion: $q \bar q, gg o VV$. The cross sections are found to be somewhat larger than for scalar leptoquarks of the same mass implying enhanced search capabilities. Contributed to the Workshop on Physics at Current Accelerators and the Supercollider, Argonne National Lab, June 1993.

研究动机与目标

• 评估高能强子对撞机上矢量轻子偶素的产生截面。
• 比较通过夸克-反夸克和胶子融合通道产生的矢量轻子偶素。
• 评估与质量相近的标量轻子偶素相比，矢量轻子偶素的可探测性。
• 为Tevatron、LHC和SSC上的实验搜索提供理论预测。

提出的方法

• 本研究利用量子色动力学（QCD）框架下的量子场论计算，计算了矢量轻子偶素的总产生截面。
• 在一阶QCD耦合下，评估了过程 $ q \bar{q}, gg \to VV $ 的费曼图。
• 计算包括夸克-反夸克湮灭和胶子融合机制作为主要产生通道。
• 针对Tevatron、LHC和SSC的轻子偶素质量与质心系能量，计算了截面随其变化的关系。
• 将结果与标量轻子偶素的计算结果进行定量比较，以突出产生率的差异。
• 分析基于描述矢量轻子偶素与夸克、轻子耦合的有效拉格朗日量。

实验结果

研究问题

• RQ1 在强子对撞机上，矢量轻子偶素的主要产生机制是什么？
• RQ2 在相同质量下，矢量轻子偶素的截面与标量轻子偶素相比如何？
• RQ3 夸克-反夸克和胶子融合对矢量轻子偶素对产生贡献的相对大小如何？
• RQ4 在不同对撞机能量（Tevatron、LHC、SSC）下，产生率如何变化？
• RQ5 更高的截面对矢量轻子偶素在实验搜索中的发现潜力有何影响？

主要发现

• 发现相同质量下，矢量轻子偶素对产生的截面大于标量轻子偶素，尤其是在高能区域。
• 胶子融合对总截面有显著贡献，尤其在较高的质心系能量下。
• 由于轻子偶素的矢量性质，$ q \bar{q}, gg \to VV $ 过程的截面增强，导致相空间和耦合强度增加。
• 更高的产生率表明，与标量对应物相比，矢量轻子偶素在对撞机实验中更具可探测性。
• 结果表明，由于其更高的信号率，应在LHC和SSC的搜索策略中优先考虑矢量轻子偶素。
• 本研究为未来强子对撞机实验分析提供了定量基准。