LHC 上通过 $W$ 玻色子衰变产生重夸克偶素

在非相对论性 QCD 框架内，系统研究了通过 $W^+$ 半包含衰变产生重 $(c\bar{c})$-夸克偶素、$(c\bar{b})$-夸克偶素和 $(b\bar{b})$-夸克偶素态（简记为 $(Q\bar{Q'})$-夸克偶素）。除了两个色单态 $S$ 波态外，我们还讨论了四个色单态 $P$ 波态 $|(Q\bar{Q'})(^1P_1)_{\bf 1}>$ 和 $(Q\bar{Q'})(^3P_J)_{\bf 1}>$（其中 $J=(1,2,3)$）以及两个色八重态分量 $|(Q\bar{Q'})(^1S_0)_{\bf 8}>$ 和 $|(Q\bar{Q'})(^3S_1)_{\bf 8}>$ 的产生。采用改进的迹技术推导了振幅层面的简化解析表达式，这将有助于处理后续的级联衰变道。在亮度为 ${\cal L}\propto 10^{34}cm^{-2}s^{-1}$、质心能量为 $\sqrt{S}=14$ TeV 的 LHC 上，可通过 $W^+$ 玻色子衰变产生可观的重夸克偶素事件，即每年可产生 $2.57\times10^6$ 个 $\eta_c$、$2.65\times10^6$ 个 $J/\Psi$ 和 $2.40\times10^6$ 个 $P$ 波粲偶素事件；以及每年可产生 $1.01\times10^5$ 个 $B_c$、$9.11\times10^4$ 个 $B^*_c$ 和 $3.16\times10^4$ 个 $P$ 波 $(c\bar{b})$-夸克偶素事件。还讨论了主要的理论不确定性。将夸克质量引起的不确定性平方相加，我们得到 $\Gamma_{W^+\to (c\bar{c})+c\bar{s}} =524.8^{+396.3}_{-258.4}$ KeV，$\Gamma_{W^+\to (c\bar{b})+b\bar{s}} =13.5^{+4.73}_{-3.29}$ KeV，$\Gamma_{W^+\to (c\bar{b})+c\bar{c}}= 1.74^{+1.98}_{-0.73}$ KeV 和 $\Gamma_{W^+\to (b\bar{b})+c\bar{b}}= 38.6^{+13.4}_{-9.69}$ eV。