标量顶夸克偶素束缚态的产生与衰变

本文我们讨论了在强子对撞机上产生标量 \stst\ （顶夸克偶素）束缚态 \sigst\ 的可能信号，其中 \st\ 是较轻的标量顶夸克本征态。我们首先研究 \sigst\ 的衰变；给出了所有潜在重要衰变道的显式表达式。如果 \st\ 具有未被抑制的两体衰变，它们将总是压倒 \sigst\ 的湮灭衰变。在后者中，我们发现通常 $gg$ 或 $hh$ 末态占主导，具体取决于顶夸克质量矩阵的非对角元大小；$h$ 是最小超对称模型中的较轻中性标量希格斯玻色子。如果 \msig\ 恰好接近某个中性标量希格斯玻色子的质量，则 $Q \bar{Q}$ 末态占主导（$Q=b$ 或 $t$）。$\ww$ 和 $ZZ$ 末态是次主导的。我们认为 $\sigst \rightarrow \gamgam$ 衰变为顶夸克偶素在强子对撞机上的产生提供了最佳信号。Tevatron 应该能够覆盖LEP搜索留下的轻顶夸克窗口，但其质量范围仅限于 $\msig \leq 90$ GeV。相比之下，在LHC上，如果 $hh$ 部分宽度不是太大，最终应该能够探测到 $\msig \leq 700$ GeV 的区域。我们还评论了在强子对撞机上通过 $ZZ, \ Z \gamma$ 和 \fourtau\ 末态搜索 \sigst\ 产生的可行性，并简要提及了在 \gamgam\ 对撞机上 \sigst\ 的产生。