二体衰变运动学的一个简单而微妙的“不变性”

我们研究了母粒子衰变为无质量子粒子的二体衰变过程。我们进一步假设母粒子未极化，且在实验室系中具有通用的 boost 分布。在这种情况下，我们解析地证明，无质量衰变产物的实验室系能量分布存在一个峰值，其位置与该粒子在相应母粒子静止系中的（固定）能量相同。鉴于其简单性以及相对于母粒子 boost 分布变化的“不变性”，我们的发现应有助于确定母粒子的质量。特别是，我们预计此类过程将不需要完全重建该二体衰变链（或就此而言，不需要关于事件其余部分的信息）。怀着这一最终目标，我们提出了一种通过将数据拟合到描述此类能量分布形状的合理解析函数来提取峰值位置的方法。该拟合函数随后在顶夸克对产生及其衰变的理论预测上进行了测试，发现在这方面相当成功。作为我们观测有用性的原理验证，我们将其应用于利用模拟数据并包含实验效应来测量 LHC 上的顶夸克质量。