AI 中文总结
研究利用 FCC-ee 对多 TeV 新物理的敏感性，通过单顶夸克产生过程及末态 b 喷注计数来探测新物理。核心方法是利用“b 宇称”，主要贡献是能探测到 NP 尺度达 $\sim 10$ TeV，比当前限制提高一个数量级。
AI 中文摘要
我们探讨了未来的 FCC-ee 对多 TeV 新物理（NP）的敏感性，该新物理能产生矢量、标量和张量味改变（FC）的 $eetu_k$ 接触相互作用（$u_k = u,c$，$k = 1,2$），通过单顶夸克产生过程 $e^+ e^- \to t \bar{u}_k, t \bar{u}_k \gamma$（+ 电荷共轭）来探测，并在顶夸克衰变后产生二喷注和四喷注信号 $e^+ e^- \to 2j + X, 4j + X$，其中 $X$ 表示任何非喷注末态粒子。我们的分析利用了文献[1]中引入的一个近似守恒的标准模型（SM）量子数，称为“b 宇称”（$b_P$），它适用于 $e^+ e^- \to n \cdot j_b + m \cdot j_\ell + X$ 这类散射过程，其中 $n$ 和 $m$ 分别是产生的 b 喷注和轻喷注（$u,d,c,s$ 和/或胶子）的数量，且 $b_P = (-1)^n$。FC $eetu_k$ 四费米子相互作用能在这些多喷注事件中产生不同的 $b_P$ 为奇数（$b_P = -1$）的信号，其唯一显著的 SM 背景源于 b 喷注的误识别。我们证明，在 $\sqrt{s} = 240$ GeV（$ZH$ 运行阶段）运行且具有高亮度和出色味标记性能的 FCC-ee 是寻找这些 $b_P$ 为奇数特征的理想平台。实际上，通过简单计数末态 b 喷注的数量，FCC-ee 可以探测到产生矢量、标量和张量 $eetu$ 和/或 $eetc$ 相互作用的新重态的 NP 尺度 $\Lambda \sim 10$ TeV。这一探测范围显著约为假定的 FCC-ee 质心能量的 40 倍，比当前对某些四费米子算符的限制提高了一个数量级，并且它严重依赖于高纯度 b 喷注标记。
英文摘要
We explore the sensitivity of a future FCC-ee to multi-TeV new physics (NP) that can generate vector, scalar and tensor flavor-changing (FC) $eetu_k$ contact interactions ($u_k=u,c$ for $k=1,2$), probed via single top-quark production, $e^+ e^- \to t \bar{u}_k, t \bar{u}_k γ$ (+ c.c.) and leading (following the top-quark decay) to two- and four-jet signals, $e^+ e^- \to 2j + X, 4j + X$, where $X$ denotes any non-jet final-state particles. Our analysis exploits an approximately conserved Standard Model (SM) quantum number introduced in [1] and termed "$b$-Parity" ($b_P$), which is applicable to scattering processes of the type $e^+ e^- \to n \cdot j_b + m \cdot j_\ell + X$, where $n$ and $m$ are the number of produced $b$-jets and light-jets ($u,d,c,s,$ and/or gluons) and $b_P=(-1)^n$. The FC $eetu_k$ four-fermion interactions can generate distinct $b_P$-odd ($b_P = -1$) signals in these multi-jet events, for which the only significant SM background stems from $b$-jet misidentification. We demonstrate that the FCC-ee, operating at a $\sqrt{s} = 240$ GeV (the $ZH$ run phase) with high luminosity and excellent flavor-tagging performance, is an ideal platform to search for these $b_P$-odd signatures. Indeed, by simply counting the number of final-state $b$-jets, the FCC-ee can probe NP scales of $Λ\sim 10$ TeV for the new heavy states that generate the vector, scalar and tensor $eetu$ and/or $eetc$ interactions. This reach, remarkably about 40 times the assumed FCC-ee center-of-mass energy, improves upon current bounds on some of these four-fermion operators by an order of magnitude and it critically relies on high-purity b-jet tagging.
Comments18 pages, 6 figures, 5 tables
