13 TeV质子-质子碰撞中顶夸克极化和tt自旋相关性的Dilepton测量

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"这篇研究论文详细介绍了在质子-质子碰撞中,特别是在13 TeV能量条件下,利用双轻子(电子对、电子-μ子对或μ子对)最终态来测量顶夸克的极化和顶夸克对(tt)的自旋相关性的方法。CMS实验在2016年收集了这些数据,总集成光度达到了35.9 fb^-1。这是首次在13 TeV能量下对tt生产密度矩阵的自旋相关部分的独立系数进行部分级归一化微分截面的测量。实验结果与标准模型的预测进行了对比,这些预测基于量子色动力学(QCD)的NLO精度模拟以及包含电弱校正的NLO QCD计算。所有测量值都与标准模型的预测保持一致。此外,归一化微分截面还被用于限制顶夸克的异常色磁偶极矩和偶极矩矩,分别在-0.24 < C_tG/Λ^2 < 0.07 TeV^-2和-0.33 < C_{tGI}/Λ^2 < 0.20 TeV^-2的范围内,置信度为95%。" 这篇论文的要点包括: 1. **实验背景**:研究在大型强子对撞机(LHC)的CMS实验中进行,利用质子-质子碰撞产生的双轻子事件,探索高能物理中的顶夸克性质。碰撞能量为13 TeV,这是粒子物理学研究的重要能量范围。 2. **数据采集**:数据集覆盖2016年的整个运行周期,总集成光度为35.9 fb^-1,提供了大量的样本以进行精确的统计分析。 3. **测量方法**:首次测量了tt对生产密度矩阵的自旋相关部分的独立系数,这些系数对于理解顶夸克的自旋状态和自旋相关性至关重要。 4. **理论框架**:比较了实验结果与标准模型的预测,其中预测基于NLO QCD的计算,同时考虑了电弱效应。这有助于验证标准模型的准确性和完整性。 5. **物理参数限制**:通过拟合归一化微分截面,限制了顶夸克的两个关键参数——异常色磁偶极矩(C_tG/Λ^2)和偶极矩矩(C_{tGI}/Λ^2)。这些限制提供了对超出标准模型的新物理现象的可能性的约束。 6. **结果一致性**:所有测量值均未发现与标准模型的显著偏差,这表明在目前的能量尺度下,标准模型仍然是描述顶夸克物理的有效理论。 这篇研究是粒子物理学领域的一个重要贡献,它加深了我们对顶夸克这一最重基本粒子的理解,并且对可能存在的新物理现象进行了严格的测试。通过这种方法,科学家们能够更全面地了解宇宙的基本构成和相互作用。