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2010(理论)顶夸克反常耦合研究

对于顶夸克而言,其味改变中性流衰变() 在最低阶是由下行夸克的圈图诱导产生的。因为下行夸克,,的质量差别很小,标准模型下过程会受到非常强的GIM压低。这些过程的分支比大概在量级,远小于下行夸克间的味改变中性流过程如等,同时也远远超出LHC的探测范围。然而,许多新物理候选者都可能会这些过程有很大的增强。如果在对撞机上直接观测到这些过程,这无疑将成为指向新物理的明确信号。因此,对顶夸克味改变中性流衰变的直接观测在探索新物理的过程中会起到关键性的作用。目前,对顶夸克味改变中性流衰变的直接寻找已经在Tevatron和LHC上开展。然而,目前得到的对这些过程分支比的上限仍然很弱。当在高能对撞机上研究衰变时,或者等价于有效的反常耦合,包含顶夸克圈图的低能味物理过程也应该被考虑。这些精确测量的味物理过程可以为高能对撞机上的直接探测提供有用的信息。通过研究我们发现,如果反常耦合存在的话,它将会影响目前已被精确测量的过程。在低能有效哈密顿的框架下,我们计算了诱导反常耦合的量纲为5的有效算符对过程的影响,得到了Wilson系数的解析表达式。我们还发现过程只对有效算符比较敏感。在考虑了目前对分支比的实验测量后,我们给出了对反常耦合的限制。对于反常耦合为实数的情况,我们得到了对有效算符很强的限制,其对顶夸克味改变中性流衰变的间接限制为。这一限制接近LHC在积分亮度时对过程的灵敏度。对于虚的反常耦合,给出的限制并不是很强,因为标准模型中是一个实数。如果将来在LHC上发现在量级,那么基本上可以确定反常耦合的相位在左右。

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1:左:对反常耦合的95% C.L上限随相位的变化。蓝色区域表示被分支比的实验测量允许的参数空间,虚线为CDF实验组给出的上限。

  右:预言的对相位的相关性。蓝色区域为通过的实验测量和CDF实验联合限制后得到的结果

总之,B工厂上精确测量的过程和LHC上寻找的衰变之间存在很有意思的关联。对于反常耦合为实数的情况,我们给出的对的间接限制要比目前CDF的限制低2个数量级。这意为着我们还需要更大的数据样本来在LHC上寻找的信号。

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