四顶夸克末态作为轻顶夸克偏好型新物理的探针

我们研究 LHC 上的四顶夸克末态，以探测由于主要耦合于顶夸克且质量低于顶夸克对产生阈值的新粒子所引起的新物理（NP）效应。我们考虑包含自旋为 0、自旋为 1 或自旋为 2 的新粒子的简单 NP 模型，并找到与当前实验结果相容的基准点。我们发现 NP 与 QED 振幅之间的干涉效应可能很大，指出当存在 NP 时，有必要显式计算并考虑 NLO 贡献。我们在部分子水平和重建水平上考察了这些模型与标准模型（SM）之间的运动学差异。在后者情况下，我们聚焦于要求两个同号轻子与多个喷注的被选事件。我们研究轻 NP 的不同洛伦兹结构如何影响部分子水平和/或末态粒子的运动学硬度、极化、自旋关联和角分布。我们发现自旋为 2 的轻 NP 会比 SM 表现出更硬的运动学。我们还表明同号轻子之间的角分离是自旋为 0 的 NP 的敏感可观测量。自旋为 0 和自旋为 2 的 NP 情形也会在 $t\bar t \gamma\gamma$ 中产生信号，光子的不变质量指示出新粒子的质量。自旋为 1 的 NP 将通过四顶夸克信号中的超出以及其它可观测量中的轻微或无修正来识别，例如由于 Landau-Yang 定理而在 $t\bar t \gamma\gamma$ 中缺乏信号。我们评论了从四顶夸克态中部分顶夸克的动力学重建所开启的机遇。我们的结果为探测轻顶夸克偏好型 NP 提供了新的抓手，作为 LHC Run 2 及以后四顶夸克产生搜索正在进行的实验项目的一部分。