大型强子对撞机中顶夸克对的产生

阿布力克木·吐尔孙，沙依甫加马力·达吾来提

(新疆大学 物理科学与技术学院， 新疆 乌鲁木齐 830046)

0 引 言

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图1 顶夸克和反顶夸克产生的领头费曼图： 夸克和反夸克的湮没(pp→和胶子融合(gg→Fig.1 Hard scattering Feynman diagram of top pair production： Annihilation of the quark and anti-quark(pp→→

下文的结构如下： 第1节，在标准模型框架下，计算了顶夸克对产生的硬散射过程 (1)和 (2)的领头阶微分散射截面；第2节，使用蒙特卡罗数值计算程序 MadGraph 计算该过程的次领头阶的归一化微分散射截面，并研究该过程对胶子部分子分布函数的影响；第3节，进行了总结.

1 顶夸克对的产生和微分散射截面计算

在大型强子对撞机中，顶夸克对主要通过轻夸克-反轻夸克淹灭 (1)和胶子-胶子融合 (2) 产生，相应的树图费曼图见图1, 相互作用的拉氏量为

(3)

(4)

其中，gs代表强相互作用耦合常数，p1和p2分别为初态的夸克和反夸克的四动量，p3和p4分别为末态顶夸克和反顶夸克的四动量. 胶子融合的过程有3个树图费曼图，分别为t道,u道,s道.t道的不变振幅可写成：

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[ε/(p1)(p/1-p/3+m)ε/(p2)]×

(6)

u道的不变振幅可写成：

[ε/(p1)(p/1-p/4+m)ε/(p2)]×

(7)

s道的不变振幅可写成：

[(ε(p2)·ε(p1))(p/1-p/2)+2(p2·p1)ε/(p2)-

2(p1·ε(p2))ε/(p4)]×

(8)

利用方程 (6)～(8),得到总不变振幅：

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(10)

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2 计算方法及结果

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其中，mt代表顶夸克质量，pT, t为顶夸克的横动量. 整个过程的领头阶费曼图如图2所示.

图2 pp→过程的领头阶费曼图Fig.2 Leading order Feynman diagram for the process pp→

fg/p(x1,μF)fg/p(x2,μF)]+x1↔x2},

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图3 归一化微分散射截面和顶夸克对的不变质量之间的关系Fig.3 Normalized differential cross section in a bins of top quark pair invariant mass

图4 Q=1.3 GeV和Q=100 GeV时CT14nn+MttW3与CT14nnlo胶子部分子分布不确定度带的比较Fig.4 Comparison of gluon PDF uncertainty bands of CT14nn+MttW3 and CT14nnlo when Q=1.3 GeV and Q=100 GeV

图5 Q=1.3 GeV和Q=100 GeV时CT14nn+MttW3与CT14nnlo胶子部分子分布函数的比率Fig.5 Gluon PDF ratio of CT14nn+MttW3 to CT14nnlo PDF for Q=1.3 GeV and Q=100 GeV

3 结 论