FCC-ee上的单顶夸克生产：探测tqγ和tqZ异常耦合的潜力

本文主要探讨了在未来的费米尔奇环形电子-正电子对撞机（FCC-ee）上，针对顶级夸克的 Flavor-Changing Neutral Currents (FCNC) 作用，即tqγ（顶部夸克与光子之间的非标准模型相互作用）和 tqZ（顶部夸克与Z玻色子的非标准模型耦合）的探测潜力。该研究针对两个不同的质心能量设定，即240 GeV和350 GeV，这是为了全面评估不同能量条件下实验的敏感度。 研究者提出了一套有效的变量，通过这些变量可以区分标准模型背景事件和可能的 FCNC 信号。这些变量的选择和应用是基于多变量分析技术，旨在最大化信号与背景的分离。文章利用了DELPHES软件包进行快速的探测器仿真，考虑到真实实验环境下粒子探测器的性能和响应。 作者计算了在95%置信水平下，通过综合不同数据量下的 FCNC 分支比上限。结果显示，当使用300 fb⁻¹的综合亮度数据时，FCC-ee有能力排除的有效耦合强度上限显著优于标准模型预期，具体来说，对于tqγ和tqZ相互作用，上夸克的FCNC耦合可以达到O(10⁻⁴到10⁻⁵)的精度范围，即大约在0.01%到0.001%的水平。这显示出随着数据积累，特别是转向更高亮度运行，对这类潜在的新物理效应的探索能力将显著增强。 因此，这项研究不仅验证了FCC-ee作为未来高能物理学实验的潜力，还展示了其在探索超出标准模型的物理现象，如FCNC，方面的重要角色。通过精细的理论分析和实验设计，科学家们有望在FCC-ee上取得突破性发现，从而推动我们对基本粒子物理的理解。