Search for time reversal symmetry violation using single top production and decay

使用单顶产生和衰变搜索时间反转对称性破坏

• 批准号: 20K03990
• 负责人: 織田 勧
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03990/
• 关键词: 時間反転対称性; トップクォーク; LHC加速器; 標準模型を超える新物理; 宇宙の物質と反物質の非対称性

本研究は世界で初めてトップクォーク単一生成を用いた時間反転対称性の破れを探索するものであった。他の基本対称性と比べると、時間反転対称性とその破れは実験的にも理論的にも研究は少ない。そのため、破れの探索の意義があるかどうかを文献調査することで検討した。標準模型の枠組みでCP対称性の破れを生み出しているカビボ・小林・益川行列は湯川結合に起因しており、トップクォークはほぼ1のとても大きな湯川結合を持つ。トップクォークはハドロンにはならないので、中間子混合は起きず、崩壊の際の時間反転対称性の破れのみを探索できる。時間反転対称性の破れの探索を妨害する一つの現象が、偽のゼロでない時間反転奇(T-odd)の相関を生み出す終状態相互作用(FSI)である。トップクォークがボトムクォークとWボソンに崩壊し、Wボソンが荷電レプトンとニュートリノに崩壊する過程は強い相互作用のFSIはなく、電磁相互作用のFSIのみである。陽子陽子衝突であるので、全体のハドロン化の際の強い相互作用のFSIはあるであろうが、小さいと期待できる。理論計算は存在しないため、FSIはないと仮定して、ATLAS実験で取得したRun 2実験のデータとそれに対応するモンテカルロ・シミュレーションを解析するのが良いと考えた。また、この研究で用いたいt-チャンネルでのトップクォークの単一生成の解析がトップクォークの偏極度を測定するために行われており、相乗りして本研究を行えば良いことがわかった。しかし、九州大学を退職したため、研究は途絶することになった。

这项研究是世界上第一个利用单个顶夸克产生来探索时间反转对称性破缺的研究。与其他基本对称性相比，时间反演对称性及其破缺在实验和理论上的研究较少。因此，我们进行了文献调查来检验寻找断裂是否有任何意义。标准模型框架中引起CP对称性破缺的Kabibo-Kobayashi-Maskawa矩阵是由于汤川耦合造成的，而顶夸克的汤川耦合非常大，几乎为1。由于顶夸克没有变成强子，因此不会发生介子混合，我们只能探索衰变过程中时间反演对称性的破缺。阻碍寻找时间反转对称性破缺的一种现象是终态相互作用（FSI），它会产生虚假的非零时间反转奇数（T-奇数）相关性。顶夸克衰变成底夸克和W玻色子，以及W玻色子衰变为带电轻子和中微子的过程，不涉及强相互作用FSI，而只涉及电磁相互作用FSI。由于它是质子-质子碰撞，因此在整个强子化过程中可能会出现强相互作用FSI，但预计其强度很小。由于没有理论计算，我们认为最好假设没有FSI，并分析ATLAS实验和相应的蒙特卡罗模拟获得的Run 2实验数据。此外，还对本研究中使用的t通道中的单代顶夸克进行了分析，以测量顶夸克的极化，我们发现我们可以串联进行这项研究。但从九州大学退休后，他的研究就停止了。

项目成果

科学研究費 基盤研究(C) トップクォークの単一生成と崩壊を用いた時間反転対称性の破れの探索

科学研究补助金（C）利用顶夸克的单一产生和衰变探索时间反转对称性破缺

欧州原子核研究機構(スイス)

欧洲核研究组织（瑞士）