半轻子顶夸克衰变中的量子纠缠与贝尔不等式破坏

量子纠缠是量子力学的基本性质。最近，研究探索了在大型强子对撞机（LHC）上 $t\bar{t}$ 系统中当顶夸克和反顶夸克均轻子衰变时的纠缠。纠缠通过顶夸克与反顶夸克极化之间的关联来探测，而这些极化通过顶夸克与反顶夸克衰变产物的角度来测量。在这项工作中，我们提出在半轻子衰变道中寻找量子纠缠的证据，其中末态包含一个轻子、一个中微子、两个 $b$ 味标记喷注以及来自 $W$ 衰变的两个轻喷注。我们发现该衰变道比全轻子道更易重建且有效数据量更大。结果，与轻子道相比，半轻子道对量子纠缠的灵敏度高 $60\%$，对贝尔不等式破坏的灵敏度高 3 倍。在 LHC（HL-LHC）的 $139~{\rm fb}^{-1}$（$3~{\rm ab}^{-1}$）数据中，应以 $\lesssim 3\%\ (0.7\%)$ 的精度测量纠缠应是可行的。另一方面，探测贝尔不等式破坏更具挑战性。在 LHC Run-3（HL-LHC）的 $300~{\rm fb}^{-1}$（$3~{\rm ab}^{-1}$）积分亮度下，我们预期灵敏度为 $1.3\sigma$（$4.1 \sigma$）。在我们的研究中，我们利用真实的参数化拟合程序从探测器效应中最优恢复真实角分布。与 unfolding 相比，该程序给出更稳定的结果。