Baryonic Z′ Explanation for the CDF Wjj Excess
圖 1. 位於美國伊利諾州巴達維亞費米國家加速器實驗室的Tevatron.
圖 2. Tevatron實驗的不變質量頻譜.
圖
3. 在Tevatron實驗的
截面與
的變化
由於預算受到嚴重的刪減，2011年也許是Tevatron實驗運行最後一年。一直以來Tevatron實驗給予粒子物理界各種見解和挑戰 。
然而，Tevatron實驗的光環並不會因此消失，依舊充滿著驚喜。在2011年4月時，他們發布了最新的驚喜。CDF團隊在120 -160 GeV質量不變窗口中的dijet系統，在2 jets的W玻色子相關產物中發現過剩 [1]。
這表明可能是超出粒子物理學標準模型的新物理。如果這是一個真正的發現，它將會是近幾十年來最偉大的發現。台灣新竹市國立清華大學的張敬民和韓國首爾建國大學的Jeonghyeon Song [2] 最近提供了一個簡潔、關鍵且很有趣的解釋。他們建議一個自然界新的力，透過一個 在 15年前提出的重子介導Z’玻色子 ，可以解釋這種過剩。這種重子Z' 玻色子是非常不同於一般Z玻色子，因為它只和 帶重子數的夸克耦合。令人驚訝的是，用這種特殊屬性，重子Z' 玻色子可以克服一切其他 加給 Z' 玻色子 的限制， 及 準確地解釋這種過剩。張敬民和Jeonghyeon Song [2]發表在2011年5月發行的物理評論快報，迅速引起世界各地粒子物理學家的注意。該文章在發表後第一個月內已被引用超過 30次。 進一步測試 Z' 玻色子包括尋找相關的類似渠道，如光子+ 2 jets 和Z + 2 jets。預期的截面如圖3所示。其他截面只有小2－3 倍，因而當更多的數據積累，他們也可以觀察到。在Tevatron實驗的前景看起來很有希望。這種重子Z’可能來自一些特定版本的大統一理論（GUT）或一些全新類型的模型。如果這些觀察現象屬實且經由更多的數據確認重子Z'，這將可能導致最後的粒子物理學理論。
如果關聯生產的重子Z'玻色子與 W玻色子
可以
解釋CDF
在Tevatron實驗中觀察到的
生產，Cheung
and Song 就分析其他這個 Z' 可能在Tevatron實驗，並LHC實驗的渠道，包括
g
Z'
和ZZ’。他們發現，由於在LHC快速增長的背景，因此在Tevatron確認這一重子Z'比在LHC好。不幸的是，目前系統不確定性
大約10％，無法在Tevatron
及
LHC
實驗中的γZ’和ZZ’渠道產生任何明顯過剩。儘管如此，搜索使用Z’的
衰減模式是在LHC更可行的，前提是該分支比
。特別是
模式有一個信號
-
背景比大於 1。即使在LHC1
fb
光度下依然能導致高的顯著水平。 和
也是在Tevatron實驗高度觀察到的。更多細節可以在後續文章
[3]，這將發表在物理評論
D。
參考文獻
[1]
CDF
Collaboration (T.
Aaltonen et al.), Invariant Mass Distribution of Jet Pairs
Produced in Association with a W boson in
Collisions
at 
TeV,
Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 171801.
[2] Kingman Cheung and Jeonghyeon Song, Baryonic Z’ Explanation for the CDF Wjj Excess, Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 211803.
[3] Kingman Cheung and Jeonghyeon Song,
The
Golden Mode for a Baryonic Z' Boson at Hadronic Colliders:
,
arXiv:1106.6141 [hep-ph], to appear in Phys. Rev. D.
如需更多資訊，請洽:
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清華大學物理學系張敬民(Kingman Cheung) |