利用中间共振态探索对撞机中的CP破坏

我们探讨了在$2\to 3$散射过程中，树图级贡献对三体末态干涉的唯象学影响。这项工作引入了一种利用不对称性的新型搜索策略，使其能够对相空间中研究较少的区域中的CP破坏效应具有敏感性。在解析上，我们通过一个包含标量轻子夸克$S_1 \sim (3, 1, -1/3)$的玩具模型，证明了该观测量在探测标准模型带电流衰变与有效左手矢量相互作用之间的干涉方面的有效性。在数值上，我们将此框架应用于研究$pp\to b \tau\nu$过程；与传统的基于高$p_T$的搜索或“凸起搜寻”不同，该方法利用了一个中间能量区域——在该区域中，新物理既不足以轻到可以产生在壳，也不足以重到可以证明有效场论处理的合理性。部分子层面的原理验证分析显示出了百分之一量级的不对称性，并且对BSM弱CP相也具有敏感性。虽然由于簇射和探测器效应，在粒子层面的特定相敏感性有所降低，但机器学习分类器可以恢复对SM-BSM干涉存在的敏感性，其性能显著优于标准分析方法。值得注意的是，对于当前的LHC数据集，可以在$2\sigma$水平上实现BSM信号与SM背景的区分，而在高亮度LHC上则可达到$8\sigma$。此外，所定义的不对称观测量也可以更广泛地应用于当前和未来对撞机环境中其他$2\to 3$过程中的CP破坏搜索。