مطالعه سهم همبستگی سمتی در واپاشی کوارک تاپ قطبیده: در جستجوی فیزیک جدید

موسوی نژاد, سید محمد; ابراهیمی, تقی

doi:10.22055/jrmbs.2024.19701

مطالعه سهم همبستگی سمتی در واپاشی کوارک تاپ قطبیده: در جستجوی فیزیک جدید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، یزد، ایران

10.22055/jrmbs.2024.19701

چکیده

مطالعه واپاشی کوارک تاپ قطبیده می‌تواند به عنوان کانالی برای جستجوی فیزیک جدید در نظر گرفته شود. مطابق با مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی، کوارک تاپ در فرایند آبشاری به کوارک باتم و بوزون واپاشیده می‌شود که در ادامه، بوزون به زوج لپتونها (یا کوارک-آنتی کوارک) و کوارک باتم نیز در فرایند هادرونی شدن به مزون یا باریون قابل مشاهده (معمولاً مزون ) تبدیل می‌شود. در این مقاله با مطالعه‌ی نرخ واپاشی کورک تاپ قطبیده به بررسی جزئی‌تر سهم همبستگی سمتی بین صفحه رویداد، تشکیل شده از بردارهای ، و صفحه قطبی متشکل از بردار قطبش کوارک تاپ، پرداخته و اثرات جریان‌های کوارکی دستگونه-راستگرد را بر این سهم بررسی می‌کنیم. نشان خواهیم داد که این جریان‌های غایب در مدل استاندارد چگونه باعث ایجاد سهمی غیر صفر در مرتبه اول اختلال برای همبستگی سمتی مذکور خواهند شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فیزیک ذرات بنیادی

عنوان مقاله [English]

The study of azimuthal correlation contribution in polarized top quark decay: Search for new physics

نویسندگان [English]

Seyed Mohammad Moosavi Nejad
Taghi Ebrahimi

Department of physics, Yazd university, Yazd, Iran

چکیده [English]

The study of polarized top quark decay could be considered as a new channel to search for new physics. According to the Standard Model (SM) of particle physics, top quark in a cascade process as decays into a bottom quark and -boson so in the following, -boson decays in a lepton pair (or a quark-antiquark) and bottom hadronizes into an observable bottom-flavored hadron (in most cases a B-meson). Through this paper, we first present an overview on the polarized top quark decay and then study the azimuthal correlation between the event plane, formed by the vectors , and the polar plane constructed by the vectors . We will investigate the effect of right-chiral quark current which is absent in the SM. We will show that this non-SM effect leads to nonzero values for the azimuthal correlation contribution at leading-order perturbation theory.

کلیدواژه‌ها [English]

Polarized Top quark
Standard model
Left and right chiral currents
Azimuthal correlation

مراجع

[1] D. Roy, Neutrino mass and oscillation: An introductory review, Pramana, 54 (2000) 3-20. doi:10.1007/s12043-000-0002-8

[2] R. Rosenfeld, J.L. Rosner, Hierarchy and anarchy in quark mass matrices, or can hierarchy tolerate anarchy?, Physics Letters B, 516 (2001) 408-414. doi:10.1016/S0370-2693(01)00948-0

[3] A. Armat, S. Mohammad Moosvi Nejad, M. Farhadi, Analytical determination of binding energy and magnetic moment of light single-lambda hypernuclei, Journal of Research on Many-body Systems 13 (2023) 21-33.[In Persian] Doi:10.22055/jrmbs.2023.18419

[4] K. Lane, An Introduction to technicolor, The Building Blocks of Creation: From Microfermis to Megaparsecs, World Scientific (1994) 381-408. doi:10.1142/9789814503785_0010

[5] H. Georgi, Unparticle physics, Physical Review Letters, 98 (2007) 221601. doi:10.1103/PhysRevLett.98.221601

[6] M.R. Douglas, N.A. Nekrasov, Noncommutative field theory, Reviews of Modern Physics, 73 (2001) 977. doi:10.1103/RevModPhys.73.977

[7] L. Ghegal, A. Benslama, New limit for the noncommutativity parameter of the noncommutative standard model, International Journal of Modern Physics A, 29 (2014) 1450199. doi: 10.1142/S0217751X14501991

[8] N. Mahajan, t→bW in the noncommutative standard model, Physical Review D, 68 (2003) 095001. doi: 10.1103/PhysRevD.68.095001

[9] S.M.M. Nejad, V. Ekraminasab, Heavy hadron production through pair annihilation in the ordinary and noncommutative SM, Nuclear Physics A, 1044 (2024) 122844. doi: 10.1016/j.nuclphysa.2024.122844

[10] N. Cabibbo, Unitary symmetry and leptonic decays, Physical Review Letters, 10 (1963) 531. doi:10.1103/PhysRevLett.10.531

[11] M. Kobayashi, T. Maskawa, CP-violation in the renormalizable theory of weak interaction, Progress of theoretical physics, 49 (1973) 652-657. doi:10.1143/PTP.49.652

[12] B.A. Kniehl, G. Kramer, S.M.M. Nejad, Bottom-flavored hadrons from top-quark decay at next-to-leading order in the general-mass variable-flavor-number scheme, Nuclear Physics B, 862 (2012) 720-736. doi:10.1016/j.nuclphysb.2012.05.008

[13] B.A. Kniehl, S.M. Moosavi Nejad, Angular analysis of bottom-flavored hadron production in semileptonic decays of polarized top quarks, Physical Review D, 103 (2021) 034015. doi:10.1103/PhysRevD.103.034015

[14] S. M. Moosavinejad, S. Paktinat Mehdiabadi, Study of energy distribution of produced mesons through top quark decay considering the-polarization, Journal Modern Research Physics, 3 (2018) 57-68. URL: http://jmrph.khu.ac.ir/article-1-81-en.html

[15] Z. Rezaei, R. Salehi, Azimuthal correlation function of polarized top quark in noncommutative space–time, Annals Phys. 406 (2019) 71-85. doi: 10.1016/j.aop.2019.04.004

[16] B. Altschul, Top hadrons in Lorentz-violating field theory, Physical Review D, 102 (2020) 075010. doi:10.1103/PhysRevD.102.075010

[17] M.S. Berger, V.A. Kostelecky, Z. Liu, Lorentz and CPT Violation in Top-Quark Production and Decay, Physical Review D 93 (2016) 036005. doi: 10.1103/PhysRevD.93.036005

[18] V.M. Abazov, B. Abbott, B.S. Acharya, M. Adams, T. Adams, G.D. Alexeev, G. Alkhazov, A. Alton, G. Alverson, M. Aoki, Search for violation of Lorentz invariance in top quark pair production and decay, Physical review letters, 108 (2012) 261603. doi: 10.1103/PhysRevLett.108.261603

[19] A.M. Sirunyan, A. Tumasyan, W. Adam, E. Asilar, T. Bergauer, J. Brandstetter, E. Brondolin, M. Dragicevic, J. Erö, M. Flechl, Cross section measurement of t-channel single top quark production in pp collisions at s= 13TeV, Physics Letters B, 772 (2017) 752-776. doi:10.1016/j.physletb.2017.07.047

[20] S. Groote, J.G. Koerner, B. Melić, S. Prelovsek, Survey of top quark polarization at a polarized linear e+ e-collider, Physical Review D—Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology, 83 (2011) 054018. doi:10.1103/PhysRevD.83.054018

[21] S. Moch, P. Uwer, Theoretical status and prospects for top-quark pair production at hadron colliders, Physical Review D—Particles, Fields, Gravitation, and Cosmology, 78 (2008) 034003. doi:10.1103/PhysRevD.78.034003

[22] S. Groote, W. Huo, A. Kadeer, J. Korner, Azimuthal correlation between the and planes in the semileptonic rest frame decay of a polarized top quark: An O(αs) effect, Physical Review D, 76 (2007) 014012. doi:10.1103/PhysRevD.76.014012

[23] S.M. Moosavi Nejad, S. Abbaspour, R. Farashahian, Interference effects for the top quark decays t→ b+ W+/H+(→ τ+ ν τ), Physical Review D, 99 (2019) 095012. doi:10.1103/PhysRevD.99.095012

[24] M. Tanabashi, P.D. Grp, K. Hagiwara, K. Hikasa, K. Nakamura, Y. Sumino, F. Takahashi, J. Tanaka, K. Agashe, G. Aielli, Review of particle physics, Physical Review D, 98 (2018)3, 030001. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001

[25] E. Fuchs, S. Thewes, G. Weiglein, Interference effects in BSM processes with a generalised narrow-width approximation, The European Physical Journal C, 75 (2015) 1-30. doi:10.1140/epjc/s10052-015-3472-z

[26] M. Peskin, D. Schroeder, An Introduction to Quantum Field Theory. 842 pp. isbn: 9780201503975, Addison-Wesley Publishing Company, Reading, PA (USA), 1995.

[27] J. Beringer, Particle data group, Phys. Rev. D, 86 (2012) 010001. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001

[28] S.M.M. Nejad, M. Balali, Hadron energy spectrum in polarized top-quark decays considering the effects of hadron and bottom quark masses, The European Physical Journal C, 76 (2016) 1-10. doi:10.1140/epjc/s10052-016-4017-9

[29] A. Czarnecki, M. Jeżabek, Distributions of leptons in decays of polarised heavy quarks, Nuclear Physics B, 427 (1994) 3-21. doi:10.1016/0550-3213(94)90266-6

[30] G. Burdman, M.C. Gonzalez-Garcia, S.F. Novaes, Anomalous couplings of the third generation in rare B decays, Physical Review D, 61 (2000) 114016. doi:10.1103/PhysRevD.61.114016

[31] K. Fujikawa, A. Yamada, Test of the chiral structure of the top-bottom charged current by the process b→ s γ, Physical Review D, 49 (1994) 5890. doi:10.1103/PhysRevD.49.5890

[32] F. Larios, M. Perez, C.-P. Yuan, Analysis of tbW and ttZ couplings from CLEO and LEP/SLC data, Physics Letters B, 457 (1999) 334-340. doi:10.1016/S0370-2693(99)00541-9

[33] E. Byckling, K. Kajantie, Particle Kinematics John Wiley & Sons, London UK, (1973).