在 LHC 上揭示顶伴子

我们研究了 14 TeV LHC 对成对产生顶伴子（$T$）并衰变为标准模型顶夸克（$t$）加胶子（$g$）或光子（$\gamma$）的灵敏度。$T\rightarrow tg$ 与 $T\rightarrow t\gamma$ 衰变在顶伴子与顶夸克混合可忽略时可为支配道。此情形下，常规衰变 $T\rightarrow bW$、$T\rightarrow tZ$ 与 $T\rightarrow th$ 被强烈压低并可忽略。我们采用模型无关方法，对 $T$-$t$-$g$ 与 $T$-$t$-$\gamma$ 相互作用使用有效算符，并考虑自旋-$\frac{1}{2}$ 与自旋-$\frac{3}{2}$ 的顶伴子。我们进行了半真实模拟，包含 boosted 顶夸克标记以及对喷注假冒光子率的恰当处理。尽管简单量纲分析表明由于电磁耦合远小于强力耦合导致分支比 ${\rm BR}(T\rightarrow t\gamma)\ll {\rm BR}(T\rightarrow tg)$，我们的研究显示 LHC 对 $T\bar{T}\rightarrow t\overline{t}\gamma g$ 的灵敏度高于对 $T\overline{T}\rightarrow t\overline{t}gg$ 的灵敏度。这归因于孤立高-$p_T$ 光子带来的小得多的本底。我们发现借助这些衰变道与 3 ab$^{-1}$ 数据，LHC 对自旋-$\frac{1}{2}$ 与自旋-$\frac{3}{2}$ 顶伴子分别可灵敏至质量 $m_T\lesssim 1.4-1.8$~TeV。