Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

A Study on Flavor Changing Neutral Current tqγ Transitions via Photon-Photon Interactions at the FCC-µp

Yıl 2024, Cilt: 7 Sayı: 5, 2205 - 2216, 10.12.2024

Öz

In new physics research beyond the standard model, research on the decay channels of the top quark are very interesting due to its large mass and short lifetime at the electroweak interaction scale. One of the rare and almost completely suppressed decay channels of the top quark in the standard model is the flavor-changing neutral current transitions. However, these transitions are made to bepossible in effective field theory, a theory beyond the standard model. In the presented study, we focused on examining the interactions in which the top quark transforms from flavor-changing neutral current transitions into an up quark or charm quark via a photon, using effective field theory. We will carry out our analysis through the μp→μγγp→μWbq ̅p→μlv_l bq ̅p(l=e,μ ve v_l= v_e 〖,v〗_μ) and μp→μγγp→μwbq ̅p→μjj ̅bq ̅p(j=u d c s,( j) ̅=u ̅ d ̅( c) ̅ s ̅ ) processes for two different center of mass energy values of the muon proton collider FCC-µp, which is planned to be built in future. By applying the chi-square test, which is a statistical analysis method, we limited on the branching ratio of the top quark to a photon and the top quark or charm quark BR(t→qγ) at a 95% confidence level. It has been observed that the obtained results improve the current experimental results by approximately four times.

Kaynakça

  • Acar YC., Akay AN., Beser S., Canabay AC., Karadeniz H., Kaya U., Öner BB., Sultansoy S. Future circular collider based lepton–hadron and photon–hadron colliders: Luminosity and physics. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 2017; 871(1): 47-53.
  • Aguilar-Saavedra JAA. Minimal set of top anomalous couplings. Nuclear Physics B 2009; 812(1): 181-204.
  • Alici E. Probing the Anomalous tqgamma Couplings in Photon-Proton Collisions. International Journal of Theoretical Physics 2022; 61(7): 193.
  • Alici E., Koksal M. Probing the anomalous tqγ couplings through single top production at the future lepton-hadron colliders. Modern Physics Letters A 2019; 34(36): 1950298-1950310.
  • Alloul A., Christensen ND., Degrande C., Duhr C., Fuks B. FeynRules 2.0- A complete toolbox for tree-level phenomenology. Computer Physics Communications 2014; 185(8): 2250-2300.
  • Alwall J., Frederix R., Frixione S., Hirschi V., Maltoni F., Mattelaer O., Shao H.-S., Stelzer T., Torrielli P., Zaro M. The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations. Journal of High Energy Physics 2014; 2014: 079.
  • ATLAS Collaboration. Search for flavour-changing neutral-current couplings between the top quark and the photon with the ATLAS detector at √s=13 TeV. Physics Letters B 2023; 842: 137379-137401.
  • Budnev VM., Ginzburg IF., Meledin GV., Serbo VG. The two-photon particle production mechanism. physical problems. Applications. Equivalent photon approximation. Physics Reports 1975; 15(4): 181-282.
  • Cakir O. Anomalous production of top quarks at CLIC + LHC based γp colliders. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 2003; 29(6): 1181-1192.
  • Cheung K., Wang ZS. Physics potential of a müon proton collider. Physical Review D 2021; 103(11): 116009-116016.
  • Degrande C., Duhr C., Fuks B., Grellscheid D., Mattelaer O., Reiter T., UFO- The Universal FeynRules Output. Computer Physics Communications 2012; 183(6): 1201–1214.
  • FCC Collaboration. FCC physics opportunities: Future Circular Collider conceptual design report volume 1. European Physical Journal C 2019; 79: 474.
  • Glashow SL., Iliopoulos J., Maiani L. Weak ınteractions with lepton-hadron symmetry. Physical Review D 1970; 2(7): 1285-1292.
  • Goldouzian R., Clerbaux B. Photon initiated single top quark production via flavor-changing neutral currents at the LHC. Physical Review D 2017; 95(5): 054014-054025.
  • Guo Y., Yue C., Yang S. Search for anomalous couplings via single top quark production in association with a photon at LHC. European Physical Journal C 2016; 76: 11-596.
  • Han T., Peccei RD., Zhang X. Top quark decay via flavor changing neutral currents at hadron colliders. Nuclear Physics B 1995; 454(3): 527-540.
  • Inan SC. Dimension-six anomalous tqγ couplings in γγ collision at the LHC. Nuclear Physics B 2015; 897: 289-301.
  • Khanpour H. Probing top quark FCNC couplings in the triple-top signal at the high energy LHC and future circular collider. Nuclear Physics B 2020; 958: 115141-115166.
  • Khatibi S., Najafabadi MM. Probing the anomalous FCNC ınteractions in top-higgs final state and charge ratio approach. Physical Review D 2014; 89(5): 054011-054020.
  • Khatibi S., Najafabadi MM. Constraints on top quark flavor changing neutral currents using diphoton events at the LHC. Nuclear Physics B 2016; 909: 607-618.
  • Khatibi S., Moallemi M. Probing FCNC couplings in single top-quark production associated with a neutral gauge boson in future lepton colliders. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 2021; 48(12): 125004.
  • Koksal M., Inan SC. Anomalous tqγ couplings in γp collision at the LHC. Advanced High Energy Physics 2014; 2014: 935840.
  • Najafabadi MM., Tazik N. Study of the top quark, FCNC. Communications in Theoretical Physics 2009; 52(4): 662-664.
  • Piotrzkowski K. Tagging two photon production at the CERN LHC. Physical Review D 2001; 63(7): 071502-071506.
  • Pumplin J., Stump DR., Huston J., Lai HL., Nadolsky PM. Tung WK. New generation of parton distributions with uncertainties from global QCD analysis. Journal of High Energy Physics 2002; 2002(07): 012.
  • Sun H. Probe anomalous tqγ couplings through single top photoproduction at the LHC. Nuclear Physics B 2014; 886: 691-711.

FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma

Yıl 2024, Cilt: 7 Sayı: 5, 2205 - 2216, 10.12.2024

Öz

Standart model ötesi yeni fizik araştırmalarında, elektro zayıf etkileşme ölçeğindeki büyük kütlesi ve kısa yaşam ömrü nedeniyle üst kuark’ın bozunma kanalları üzerine çalışmalar oldukça ilgi çekicidir. Üst kuarkın, standart modelde nadir görülen ve neredeyse tamamen bastırılmış bozunma kanallarından birisi de çeşni değiştiren nötr akım geçişleridir. Ancak, bu geçişler standart model ötesi bir teori olan etkin alan teorisinde mümkün kılınmıştır. Çalışmamızda üst kuarkın çeşni değiştiren nötr akım geçişlerinden, foton aracılığı ile bir yukarı kuark ya da cazibeli kuarka dönüştüğü etkileşmeleri etkin alan teorisi ile incelemeye odaklandık. İncelememizi gelecekte inşa edilmesi planlan müon proton çarpıştırıcısı FCC-µp’ nın iki farklı kütle merkezi enerjisi değeri için, μp→μγγp→μWbq ̅p→μlv_l bq ̅p(l=e,μ ve v_l= v_e 〖,v〗_μ) ve μwbq ̅p→μjj ̅bq ̅p(j=u d c s,( j) ̅=u ̅ d ̅( c) ̅ s ̅ ) süreçleri için gerçekleştirdik. Bir istatistiksel analiz metodu olan ki-kare testini uygulayarak % 95 güvenilirlik düzeyinde top kuarkın bir foton ve yukarı kuark yada cazibeli kuarka dallanma oranı BR(t→qγ) üzerine sınırlama getirdik. Elde edilen sonuçların güncel deneysel sonuçları yaklaşık dört kat geliştirdiği gözlemlenmiştir.

Kaynakça

  • Acar YC., Akay AN., Beser S., Canabay AC., Karadeniz H., Kaya U., Öner BB., Sultansoy S. Future circular collider based lepton–hadron and photon–hadron colliders: Luminosity and physics. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 2017; 871(1): 47-53.
  • Aguilar-Saavedra JAA. Minimal set of top anomalous couplings. Nuclear Physics B 2009; 812(1): 181-204.
  • Alici E. Probing the Anomalous tqgamma Couplings in Photon-Proton Collisions. International Journal of Theoretical Physics 2022; 61(7): 193.
  • Alici E., Koksal M. Probing the anomalous tqγ couplings through single top production at the future lepton-hadron colliders. Modern Physics Letters A 2019; 34(36): 1950298-1950310.
  • Alloul A., Christensen ND., Degrande C., Duhr C., Fuks B. FeynRules 2.0- A complete toolbox for tree-level phenomenology. Computer Physics Communications 2014; 185(8): 2250-2300.
  • Alwall J., Frederix R., Frixione S., Hirschi V., Maltoni F., Mattelaer O., Shao H.-S., Stelzer T., Torrielli P., Zaro M. The automated computation of tree-level and next-to-leading order differential cross sections, and their matching to parton shower simulations. Journal of High Energy Physics 2014; 2014: 079.
  • ATLAS Collaboration. Search for flavour-changing neutral-current couplings between the top quark and the photon with the ATLAS detector at √s=13 TeV. Physics Letters B 2023; 842: 137379-137401.
  • Budnev VM., Ginzburg IF., Meledin GV., Serbo VG. The two-photon particle production mechanism. physical problems. Applications. Equivalent photon approximation. Physics Reports 1975; 15(4): 181-282.
  • Cakir O. Anomalous production of top quarks at CLIC + LHC based γp colliders. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 2003; 29(6): 1181-1192.
  • Cheung K., Wang ZS. Physics potential of a müon proton collider. Physical Review D 2021; 103(11): 116009-116016.
  • Degrande C., Duhr C., Fuks B., Grellscheid D., Mattelaer O., Reiter T., UFO- The Universal FeynRules Output. Computer Physics Communications 2012; 183(6): 1201–1214.
  • FCC Collaboration. FCC physics opportunities: Future Circular Collider conceptual design report volume 1. European Physical Journal C 2019; 79: 474.
  • Glashow SL., Iliopoulos J., Maiani L. Weak ınteractions with lepton-hadron symmetry. Physical Review D 1970; 2(7): 1285-1292.
  • Goldouzian R., Clerbaux B. Photon initiated single top quark production via flavor-changing neutral currents at the LHC. Physical Review D 2017; 95(5): 054014-054025.
  • Guo Y., Yue C., Yang S. Search for anomalous couplings via single top quark production in association with a photon at LHC. European Physical Journal C 2016; 76: 11-596.
  • Han T., Peccei RD., Zhang X. Top quark decay via flavor changing neutral currents at hadron colliders. Nuclear Physics B 1995; 454(3): 527-540.
  • Inan SC. Dimension-six anomalous tqγ couplings in γγ collision at the LHC. Nuclear Physics B 2015; 897: 289-301.
  • Khanpour H. Probing top quark FCNC couplings in the triple-top signal at the high energy LHC and future circular collider. Nuclear Physics B 2020; 958: 115141-115166.
  • Khatibi S., Najafabadi MM. Probing the anomalous FCNC ınteractions in top-higgs final state and charge ratio approach. Physical Review D 2014; 89(5): 054011-054020.
  • Khatibi S., Najafabadi MM. Constraints on top quark flavor changing neutral currents using diphoton events at the LHC. Nuclear Physics B 2016; 909: 607-618.
  • Khatibi S., Moallemi M. Probing FCNC couplings in single top-quark production associated with a neutral gauge boson in future lepton colliders. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 2021; 48(12): 125004.
  • Koksal M., Inan SC. Anomalous tqγ couplings in γp collision at the LHC. Advanced High Energy Physics 2014; 2014: 935840.
  • Najafabadi MM., Tazik N. Study of the top quark, FCNC. Communications in Theoretical Physics 2009; 52(4): 662-664.
  • Piotrzkowski K. Tagging two photon production at the CERN LHC. Physical Review D 2001; 63(7): 071502-071506.
  • Pumplin J., Stump DR., Huston J., Lai HL., Nadolsky PM. Tung WK. New generation of parton distributions with uncertainties from global QCD analysis. Journal of High Energy Physics 2002; 2002(07): 012.
  • Sun H. Probe anomalous tqγ couplings through single top photoproduction at the LHC. Nuclear Physics B 2014; 886: 691-711.
Toplam 26 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Genel Fizik
Bölüm Araştırma Makaleleri (RESEARCH ARTICLES)
Yazarlar

Eda Alıcı

Yayımlanma Tarihi 10 Aralık 2024
Gönderilme Tarihi 15 Mart 2024
Kabul Tarihi 7 Haziran 2024
Yayımlandığı Sayı Yıl 2024 Cilt: 7 Sayı: 5

Kaynak Göster

APA Alıcı, E. (2024). FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(5), 2205-2216.
AMA Alıcı E. FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma. OKÜ Fen Bil. Ens. Dergisi ((OKU Journal of Nat. & App. Sci). Aralık 2024;7(5):2205-2216.
Chicago Alıcı, Eda. “FCC-p ‘da Foton-Foton Etkileşmesi Ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların Tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7, sy. 5 (Aralık 2024): 2205-16.
EndNote Alıcı E (01 Aralık 2024) FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 5 2205–2216.
IEEE E. Alıcı, “FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma”, OKÜ Fen Bil. Ens. Dergisi ((OKU Journal of Nat. & App. Sci), c. 7, sy. 5, ss. 2205–2216, 2024.
ISNAD Alıcı, Eda. “FCC-p ‘da Foton-Foton Etkileşmesi Ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların Tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7/5 (Aralık 2024), 2205-2216.
JAMA Alıcı E. FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma. OKÜ Fen Bil. Ens. Dergisi ((OKU Journal of Nat. & App. Sci). 2024;7:2205–2216.
MLA Alıcı, Eda. “FCC-p ‘da Foton-Foton Etkileşmesi Ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların Tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 7, sy. 5, 2024, ss. 2205-16.
Vancouver Alıcı E. FCC-µp ‘da Foton-Foton Etkileşmesi ile Anormal Çeşni Değiştiren Nötr Akımların tqγ Geçişleri Üzerine Bir Çalışma. OKÜ Fen Bil. Ens. Dergisi ((OKU Journal of Nat. & App. Sci). 2024;7(5):2205-16.

23487




196541947019414  

1943319434 19435194361960219721 19784  2123822610 23877

* Uluslararası Hakemli Dergi (International Peer Reviewed Journal)

* Yazar/yazarlardan hiçbir şekilde MAKALE BASIM ÜCRETİ vb. şeyler istenmemektedir (Free submission and publication).

* Yılda Ocak, Mart, Haziran, Eylül ve Aralık'ta olmak üzere 5 sayı yayınlanmaktadır (Published 5 times a year)

* Dergide, Türkçe ve İngilizce makaleler basılmaktadır.

*Dergi açık erişimli bir dergidir.

Creative Commons License

Bu web sitesi Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.