ILD 基准研究：500 GeV 下 $e^- e^+ \to \tau^- \tau^+$ 过程

过程 $e^- e^+ \to \tau^- \tau^+$ 尤为引人关注，因为 tau 轻子的极化可被重建，从而允许探测其手征性质。本报告研究了在 ILC-500 上对双 tau 末态的重建、其筛选与背景压低、tau 轻子衰变模式的鉴别，以及 tau 轻子极化的提取。该分析的性能在 ILD 探测器的两种模型中进行研究，一种较大（IDR-L），另一种较小（IDR-S），二者在 TPC 及更外层子探测器的外半径以及探测器螺线管的磁场强度上有所不同。我们发现，至少一只 tau 强子型衰变的高质量 tau 对事件可以约 60% 的效率被选出，来自非双 tau 过程的剩余背景在百分之几的水平。单径衰变模式 $\tau^\pm \to \pi^\pm \nu, \tau^\pm \to \pi^\pm \pi^0 \nu, \tau^\pm \to \pi^\pm \pi^0 \pi^0 \nu$ 可在约 60–90% 的病例中被正确鉴别，样本纯度在 50–90% 范围内，取决于衰变模式。针对为 ILC-500 规划的 $4\ ab^{-1}$ 数据，在四种束流极化数据集下估计了对 tau 极化的灵敏度。预测各数据集中极化统计精度介于 0.5% 与 2% 之间。尽管两种探测器模型间可见一些微小的性能差异，它们对极化测量的最终灵敏度非常相近。