在低和高亮度 LHC 上挑战排他性顶夸克对产生

我们详细研究了在 $pp$ 碰撞中低亮度和高亮度 regime 下顶夸克对的弹性产生。我们扩展了 Phys. Rev. D102, 074014 (2020) 中的研究，该研究表明当 $t\bar{t}$ 系统半轻子衰变，$t\bar{t}\rightarrow jjbl\nu_l\bar{b}$，两个前向质子均被标记且存在少量pile-up时，两种半排他 $t\bar{t}$ 产生模式（即光子-坡密子与坡密子-坡密子相互作用）之和可被实验测量。在本研究中，我们聚焦于分离各个通道，并特别关注高亮度 LHC 环境下的情况。我们观察到坡密子-坡密子与光子-光子事件的分离是一项具有挑战性的任务，尤其在大量 pile-up 下，即便使用乐观的 10~ps 时间探测器分辨率也是如此。相比之下，光子-坡密子信号在低 pile-up 水平下相对能从所有背景中较好分离，使我们能够发现弹性 $t\bar{t}$ 产生，并首次探测光子-坡密子相互作用中顶夸克对的产生。此类复杂系统如 $t\bar{t}$ 对的衍射光生不仅可用于研究散射振幅的衍射性质，也可用于寻找超出标准模型的新物理，从而成为 LHC 前向质子探测器物理纲领的坚实组成部分。