高能强子对撞机中由顶夸克引发的过程

在高能强子碰撞中，顶夸克可被视为强子内部的部分子。由于顶夸克光度可达底夸克光度的百分之几，由顶夸克引发的过程变得日益重要。在产生质量 $m_H > m_t$ 的重粒子 $H$ 时，将顶夸克视为部分子使我们能够重求和由初态共线分裂产生的大对数 $\log(m_{H}^{2}/m_{t}^{2})$。我们量化了共线重求和在 14 TeV LHC 及未来 100 TeV 强子对撞机上的效应，重点比较了 QCD 领头阶 (LO) 下顶夸克开味过程 $gg\to t\bar t H$ 与 $t\bar t \to H$ 及 $tg\rightarrow tH$ 的过程。我们采用了具有适当共线减除和幂次计数的顶夸克部分子分布函数。我们发现：(1) 与开味过程相比，共线重求和使 100 TeV (14 TeV) 对撞机上质量 $m_H\approx$ 5 TeV (0.5 TeV) 的重粒子的包含产生截面增强了两倍以上；(2) 对于接近顶夸克阈值的能标 $m_H$（此处截面最大），顶夸克质量效应至关重要。我们提倡对 ACOT 因子化方案进行修改（称为 m-ACOT），以便在强子碰撞中一致地处理重夸克质量；(3) m-ACOT 中总截面的能标不确定性在 LO 下约为 20%。虽然高阶计算对于精确预测不可或缺，但使用显著低于 $m_H$ 的有效因子化能标，LO 截面可由过程 $t\bar t\to H$ 很好地描述。我们以一个重自旋 -0 粒子为例说明了我们的结果。我们的主要结果也适用于自旋 -1 和自旋 -2 粒子的产生。