顶夸克偶产生非交换标准模型

文摘

顶夸克的微分截面对生产通过quark-antiquark湮没在强子碰撞计算子流程中的非交换标准模型。纯数控分析forward-backward不对称的表达式树级别。此外,使用最近的完整RUN2 Tevatron结果数据,一个新的下界的非交换几何参数推导出。

1。介绍

2012年,粒子物理学的标准模型的有效性已经得到证实,这两个研究小组宣布后阿特拉斯(1)和CMS (2在他们发现希格斯玻色子,是最后的这个模型中被忽略的一块。标准模型可以解释任何碰撞过程的研究在不同的研究实验室,也可以解释已知粒子的结构。尽管取得了这些成就,这个模型并不代表一切的理论,因为它仍然是许多尚未解决的问题。事实上,有许多任意参数,模型无法解释暗物质的起源,宇宙中物质反物质不对称,层次结构问题等…。要解决这些问题,人们提出了许多理论(通常限定为超越标准模型);最重要的是那些基于时空不可交换性,unparticle,鲜艳的色彩,超对称性。在过去的二十年里,物理学家们感兴趣的是建立一个标准模型的时空非交换。这是特别清晰的从垂直的作品等。3),Chaichian et al。4),Alboteanu et al。5的上下文中),和其他非交换QED或标准模型6- - - - - -8]。费曼法获得了在研究某些流程(如费密子对生产和康普顿散射(9]碰撞(10] (11])。

在这项工作中,我们研究了top-antitop夸克生产质子反质子碰撞在NCSM Tevatron能源,获得另一个校正forward-backward不对称可以给这个新物理学和信息推导出一个新的下限的不可交换性参数。的动机是由于大量可用的Tevatron和大型强子对撞机的数据,这些数据是可用的最准确的。节2,我们给非交换标准模型的基本知识和现在的横截面的解析表达式在强子碰撞在NCSM top-antitop生产。节3,我们将讨论有关方位角度的数值结果和非交换微分截面的横向动量的依赖以及派生的新下界非交换参数。最后,在节4,我们得出我们的结论。

2。在NCSM Top-Antitop夸克电子偶的产生

最初的想法的时空坐标将非交换(NC)回到斯奈德的开创性工作12非交换),产生兴趣(NC)场理论。然而,这种想法是忽略了前一段时间因为成功的重正化程序在量子场论QFT已恢复的工作令和威滕弦理论。这些作者表明,非交换规范理论表现为低能量限制与非零磁场背景的存在区间。

与大多数其他超出标准模型介绍了新的粒子,没有新的巨大的自由度,但标准模型交互修改由于时空不可交换性。所以新的交互,禁止在普通SM成为允许,因此新现象出现。

在非交换标准模型(非交换领域的一般性质理论可以在裁判。13]),普通的坐标是由运营商不再通勤: 在哪里是一个真正的反对称矩阵,而不是一个张量,因为它是frame-independent(所以数控理论违反洛伦兹不变性)。按照惯例,我们写为: 的参数描述一个预计的数控规模不可交换性和时空的影响是反对称的元素。

不可交换性可以分为两类:(1)空间空间noncommutivity ,和(2)时空noncommutivity 。值得提及的是,后者的统一性和因果关系问题。为了构建所谓的非交换标准模型(NCSM),必须使用(1)Weyl-Moyal明星产品而不是普通的产品定义为: 在哪里和是普通函数。我们提醒更换点积的明星一个导致所谓的紫外/红外混合。(2)Seiberg-Witten地图(14]在旋量和测量领域的非交换空间扩展的标准模型为:

是非常重要的,如果字段是假定为李代数的价值,允许关闭李代数的非交换转换测量参数、约束,只有U (N)结构组是可以想象以及相应的测量转换必须在这个群体的基本表示。匹配的非交换行动的普通要求非交换字段映射到交换的通过Seiberg-Witten地图。后者有非凡的属性,普通计转换诱导非交换的。在这种情况下,低能量的行动是本地的,没有紫外/红外混合。然而,基本的假设是,非交换字段不是李代数包络代数和价值,但允许他们考虑SU (N)组。尽管非交换的不错的数学性质测量理论,在高能量(理论是有关),一个可以违反洛伦兹不变性。超出标准模型理论相反,没有新的粒子自由度介绍NCSM而是标准模型(SM)交互修改以及新的交互(禁止在SM)的存在,因此一个新的现象学将由于时空的不可交换性。

在SM或NCSM,主要参与的物理弹性截面图top-antitop夸克生产强子碰撞是那些来自quark-antiquark和胶子融合子流程(见图1)。主要生产子过程在大型强子对撞机中进行不同的Tevatron。事实上在Tevatron,占主导地位的生产渠道quark-antiquark湮没( )在LHC gluon-gluon最相关( )。相应的物理微分截面(使用分解定理)可以书面形式(15,16]: 在哪里和是部分子分布函数(PDF)的部分子和与动力部分和在强子和 ,分别为,是子过程微分截面。在这里, , 和 , ,和动量的运动学限制分数 ,分解和重整化尺度,强耦合,分别。接下来,我们把物理的选择 并使用MSTW2008 PDF。考虑到最小NCSM费曼规则裁判。17)的散射振幅出生的占主导地位的子流程 在Tevatron写道: 在哪里动量传递和吗是数控顶点在一阶的由(17]:

在这里,颜色组件元素,和夸克和反夸克狄拉克旋量, 和Gell-man矩阵和强耦合常数。动量和分别表示传入和传出的夸克。在下面,我们表示数控参数和使用参数化的选择(当然我们的总体参数和结论不受此影响的选择): 在哪里 。在质量体系的中心和 ,初始和最终的4-momentum粒子用 和 ,分别被编写为(18]: 在哪里 之间的区别是顶部和antitop夸克速度和 是最后的横动量的粒子。

的散射振幅可以写成 与 在哪里 是一个颜色的因素。

简单但冗长的计算后,旋转和color-averaged总结广场振幅是由 : 在哪里 ,和

经过简化,显示了非交换微分截面的形式:

3所示。数值结果和讨论

在本节中,我们研究数值的影响不可交换性的过程 在万亿电子伏能量碰撞 TeV。

3.1。方位分布

图2显示 作为一个方位角度的函数(在单位 )。我们解决顶夸克的质量 。最低的水平曲线代表了独立的标准模型的贡献 ,而其他三个曲线对应 和0.7 TeV。请注意, 是一个递减函数的 。他们表现出不对称分布有趣的是,曲线显示几个最大值和最小值。最大的三种曲线极大值达到峰值 ,和最低是捡起 和rad。重要的是要注意,这样的方位分布明显反映出的排外性的非交换几何很少被发现在其他类的新物理模型。

3.2。Forward-Backward不对称

forward-backward不对称(用 )被定义为(19]: 在哪里 的数量是夸克这种可观测的D0 [20.)和CDF (21]在费米实验室对撞机实验(万亿电子伏)。普通的标准模型,预计forward-backward不对称在质子反质子碰撞和解释结果的初始状态不对称,产生最高(分别地。antitop)夸克往往出现在初始夸克(职责的方向相同。、反夸克)来自质子职责。反质子)和生产antitop往往出现在同一个方向最初的反夸克的子流程,情况就不一样了 这是很重要的在大型强子对撞机与质子间的对撞。NCSM显示形式:

我们可以看到,这个贡献成正比 ,这意味着在树级别,是一个纯粹的非交换的效果。图1显示数控作为不同的方位角度的函数值的横向动量和最终粒子状态速度Tevatron能源和数控参数 。注意,数控在该地区具有负面价值在哪里 度。因此,顶夸克的数目小于antitop。在剩下的地区,情况恰恰相反。

3.3。制约数控参数

提供和D0测量结合使用蓝法(22]Tevatron平均收益率 总统计和系统的不确定性假设 。有一个Tevatron组合0.01的一个自由度对应的概率 。横截面的最大价值 。现在使用我们的预测数值表达式

可以推出一个下限的不可交换性参数。通过考虑到这一事实quark-antiquark子过程的贡献top-antitop对总产量的,23),得到一个新的近似地数控下界 。值得一提的是,(1)没有物理原理或数学形式主义可以限制数量级的不可交换性参数和规模的数控模型考虑因素是相关的(2)相关的能源规模可能低至几伏特的电压,相同的数量级的能量用于对撞机实验(ILC LHC,等等),这是一个过程的依赖(24- - - - - -27]或普朗克尺度,因为它是字符串或量子引力的情况下27,28]。一个柔和的上下界数控参数内的NCSM形式主义 被强加的融合获得微分截面的扰乱性的扩张对不可交换性参数 。请注意,这是一个(不是上层)下限。因此,它不在于矛盾与文献中使用的值(见手稿中的一些添加引用),大约是TeV的能源获得的许多作者使用各种对撞机实验数据如地蜡,大型强子对撞机,万亿电子伏。目前情况下的微分角分布和forward-backward不对称,我们采取了 (见图2和3)

图4显示截面vs。SM和NCSM。

4所示。结论

在这项工作中,我们调查的影响Seiberg-Witten时空的不可交换性top-antitop Tevatron生产。事实上,我们已经考虑数控forward-backward不对称并获得一个解析表达式。我们已经表明,这可观测的定义从angulaire分布是一个纯粹的数控效应在树级别,可以视为一个信号,NCG的签名。因此,这样一个重要的方位角度分布的依赖关系NCG的是一个独特的特征。此外,比较获得的总截面包括数控结合CDF和D0的影响为数控参数测量,一个新的下界。总之,对研究NCSM生产是一个很好的过程。

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

我们非常感谢MESRS et DGRSDT金融支持

引用

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