第四代夸克在 13 TeV 同位碰撞中的探测前景
高能物理 - 唯象学
2025-10-30 v1
摘要
在标准模型中，已发现三代夸克和夸克。然而，关于是否存在下一代的推测仍具有强大的根基。本研究我们依次推导标准模型以包含第四代夸克 (l4, nu4)，其为具有大型 Dirac 中微子。我们利用 PYTHIA 对 pp -> l4 l4(bar) 碰撞过程进行蒙特卡罗模拟事件生成，LHC 类 13 TeV 同位碰撞器中考虑 l4 质量为 190 GeV、nu4 质量为 100 GeV。我们展示了从倾斜参数中对顺序夸克的质量约束，并研究了我们的模拟中重要的喷流和夸克动力学，结合 CMS 类约束。第四代中微子在此情景下稳定，使 l4 -> W nu4 成为碰撞搜索中唯一的主导通道。通过切流分析，我们在 180-300 GeV 信号窗口中实现全局偏差为 (1.46 +/- 0.068(stat.)) sigma，局部偏差为 (3.33 +/- 0.241(stat.)) sigma。缺失横向能量 (MET) 提供了 nu4 的干净信号。我们评估了超出标准模型夸克在夸克质量、中心-of-mass 能量 (Ecom) 和积分数下的发现潜力。更高的积分数和 Ecom 对探测当前和未来碰撞器中超出标准模型适中质量夸克情景具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2510.25190,
title = {Prospects for a fourth generation of leptons in a 13 TeV p-p collider},
author = {Ramkrishna Joshi and Riddhiman Roy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.25190},
year = {2025}
}
备注
16 pages,20 figures, 3 tables