LHCb 前向区域的 W 和 Z 玻色子产生

本文利用 LHC 上的 LHCb 探测器记录的 $W \rightarrow \mu\nu$、$Z \rightarrow \mu\mu$ 和 $Z \rightarrow \tau\tau$ 衰变数据，展示了 $\sqrt{s} = 7$ TeV 的 pp 碰撞中电弱玻色子产生的测量结果。对于缪子态的 $W$ 和 $Z$ 衰变，数据样本对应的积分亮度为 37.1 $\pm$ 1.3 pb$^{-1}$。在此，$W$ 和 $Z$ 玻色子由横向动量 $p_{T}$ 高于 20 GeV 且赝快度 $\eta$ 介于 2 和 4.5 之间的缪子重建而成；对于 $Z$ 玻色子，还需满足双缪子不变质量 $M_{Z}$ 介于 60 GeV 和 120 GeV 之间。对于衰变至陶轻子末态的 $Z$ 玻色子，使用了 247 pb$^{-1}$ 的数据。在此，一个陶轻子通过其衰变为缪子和中微子来识别，另一个则通过其衰变为电子或缪子及中微子来识别。测得的截面为：$\sigma(W^{+}\rightarrow\mu^{+}\nu) =$ 808 $\pm$ 7 $\pm$ 28 $\pm$ 28 pb；$\sigma(W^{+}\rightarrow\mu^{+}\nu) =$ 634 $\pm$ 7 $\pm$ 21 $\pm$ 22 pb；$\sigma(Z\rightarrow\mu\mu) =$ 74.9 $\pm$ 1.6 $\pm$ 3.8 $\pm$ 2.6 pb；$\sigma(Z\rightarrow\tau\tau) =$ 82 $\pm$ 8 $\pm$ 7 $\pm$ 4 pb。此处第一个误差为统计误差，第二个为系统误差，第三个源于亮度测定。对于缪子末态，还在相同的运动学区域内测量了微分测量值、截面比以及 $W$ 电荷不对称性。$Z\rightarrow\tau\tau$ 与 $Z\rightarrow\mu\mu$ 截面之比测得为 1.09 $\pm$ 0.17，与轻子普适性一致。使用近期部分子分布函数在 QCD 中按次次领头阶 (NNLO) 计算的理论预言与测量结果相符。