پتانسیل برخورددهندۀ لپتونی آینده در جستجوی جفت‌شدگی جریان خنثای تغییر طعم کوارک تاپ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه دانشگاه اراک، اراک

2 -پژوهشکدة ذرات و شتابگرها، پژوهشگاه دانش‌های بنیادی، تهران -گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر

3 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه علم و فناوری مازندران، بهشهر

چکیده
برخورددهندۀ حلقوی آینده  (FCC-ee)، با ارائۀ محیط آزمایشگاهی تمیز،  انرژی و درخشندگی بالا، فرصتی منحصر به فرد برای مطالعۀ دقیق خواص و برهم‌کنش‌های کوارک‌ تاپ فراهم می‌کند. در این مطالعه، حساسیت بالقوۀ FCC-ee به فرایندهای انتقال جریان خنثای تغییر دهندۀ طعم (FCNC) شامل کوارک‌های بالا را با استفاده از رویکرد لاگرانژی مؤثر بررسی کرده‌ایم. به این منظور، فرایند تولید کوارک تاپ در برخورد الکترون-پوزیترون در انرژی‌های مرکز جرم 240 GeV و 365 GeV شبیه‌سازی شده و واپاشی کامل هادرونی بوزون W ناشی از واپاشی کوارک تاپ، در نظر گرفته شده است. نتایج تحلیل‌ها نشان می‌دهد که با ترکیب انرژی‌های مرکز جرم مذکور و در نظر گرفتن درخشندگی‌های یکپارچۀ 5 ab-1  و 1/5 ab-1 می‌توان به حساسیتی FCNC  از مرتبۀ 10-5 دست یافت. این یافته‌ها نشان‌دهندۀ پتانسیل بالای FCC-ee برای کشف و مطالعۀ دقیق فرایندهای FCNC است و می‌تواند به درک بهتر فیزیک فراتر از مدل استاندارد کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Future lepton collider potential in the search for top quark FCNC coupling

نویسندگان English

Seddigheh Tizchang 1
Hamzeh Khanpour 2
Mojtaba Mohammadi Najafabadi 3
1 Department of Physics, Faculty of Science, Arak University, Arak , Iran
2 -Department of Physics, University of Science and Technology of Mazandaran, Behshahr, Iran - School of Particles and Accelerators, IPM
3 School of Particles and Accelerators, IPM
چکیده English

The Future Circular Collider (FCC-ee), with its clean experimental environment, high energy, and luminosity, offers a unique opportunity for the precise study of the properties and interactions of top quarks. In this study, we have investigated the potential sensitivity of the FCC-ee to flavor-changing neutral current (FCNC) processes involving top quarks using an effective Lagrangian approach. To this end, the production of top quarks in electron-positron collisions at center-of-mass energies of 240 GeV and 365 GeV has been simulated, considering the full hadronic decay of the W boson resulting from the top quark decay. The results of the analyses show that by combining these center-of-mass energies and considering integrated luminosities of 5 ab⁻¹ and 1.5 ab⁻¹, an FCNC sensitivity on the order of 10⁻⁵ can be achieved. These findings highlight the significant potential of the FCC-ee for discovering and precisely studying FCNC processes, which could contribute to a better understanding of physics beyond the Standard Model.

کلیدواژه‌ها English

Future Circular Collider (FCC-ee)
top quark
Flavor-Changing Neutral Current (FCNC)
physics Beyond the Standard Model (BSM)
  1. S L Glashow, J Iliopoulos and L Maiani, Phys. Rev. D 2 (1970) 1285.
  2. K Agashe, et al., arXiv:1311.2028 [hep-ph] (2013).
  3. J Cao, et al., Phys. Rev. D 79 (2009) 054003.
  4. R Guedes, R Santos and M Won, Phys. Rev. D 88, 11 (2013) 114011.
  5. G A Gonzalez-Sprinberg and, R Martinez, hep-ph/0605335. R Coimbra, et al., Eur. Phys. J. C 72 (2012) 2222.
  6. R A Diaz, R Martinez, and J Alexis Rodriguez, hep-ph/0103307.
  7. G R Lu, et al., Phys. Rev. D 68 (2003) 015002.
  8. G Couture, M Frank and H Konig, Phys. Rev. D 56 (1997) 4213.
  9. G Aad, et al., Eur. Phys. J. C 82, 4 (2022) 334.
  10. A Hayrapetyan [CMS Collaboration], et al., Rev. D 109, 7 (2024) 072004.
  11. H Khanpour, et al., Lett. B 775 (2017) 25.
  12. J A Aguilar-Saavedra, Lett. B 502 (2001) 115.
  13. J Alloul, et al., Phys. Commun. 185 (2014) 2250.
  14. C Degrande, et al., Phys. Commun. 183 (2012) 1201.
  15. Alwall et al., JHEP, 1407 (2014) 079.
  16. P Skands, S Carrazza, and J Rojo, Phys. J. C 74, 8 (2014) 3024.
  17. J de Favereau, et al., JHEP, 1402 (2014) 057.
  18. S Weinzierl, mPhys. J. C 71 (2011) 1565.
  19. A L Read, Phys. G 28 (2002) 2693.
  20. T Junk, Instrum. Meth. A 434 (1999) 435.
  21. G Aad, et al., JHEP 08 (2016) 045.
  22. G Aad, et al., Phys. Lett. B 842 (2023) 137379.
  23. G Aad, et al., Rev. D 108, 3 (2023) 032019.
  24. F Veloso, “Searches of Top FCNC interactions with the ATLAS detector”, ATLAS-PHYS-PROC-2022-028 (2022).
  25. J A Aguilar-Saavedra, Acta Phys. Polon. B 35 (2004) 2695.

 

تحت نظارت وف بومی