Постановка задачи

Наблюдение CDF и D0 коллаборациями [51] наиболее тяжелого t-кварка с массой примерно 175 ГэВ, близкое к косвенному прогнозу, основанному на точных электрослабых измерениях   $177^{+7+16}_{-7-19}$GeV [52], было важным подтверждением Стандартной Модели (СМ). Но все еще остается открытой проблема: почему t-кварк так тяжел и действительно ли это точечная частица? Любопытное численное совпадение между массой t и вакуумным средним  $v/\sqrt{2}=175$ ГэВ устанавливает константу связи юкавского взаимодействия для t-кварка близким к единице. Как было отмечено [53], из-за таких уникальных особенностей топ-кварк может впервые открыть окно в физику электрослабого нарушения симметрии и, возможно, в ``новую физику''.

Возможным сигналом ``новой физики'' могло бы быть отклонение от предсказаний СМ во взаимодействие t-кварка с другими полями. Важно изучить и измерить все вершины взаимодействия топ-кварка, в особенности, взаимодействие с $W$-бозоном и $b$-кварком, которое является ответственным почти за все распады t-кварка. Следовательно, события с рождением одиночного t-кварка чрезвычайно интересны на различных коллайдерах из-за того, что они непосредственно пропорциональны $Wtb$ вершине и можно надеятся, что удастся определить структуру вершины и возможные отклонения от предсказаний СМ с высокой точностью. Аналогичные исследования по измерению $Wtb$ вершины в $\gamma e$ соударениях описаны в [54,55].

В данной главе обсуждается возможная точность в определении структуры $Wtb$ вершины на модернизированном коллайдере Tevatron и на LHC. По сравнению с предыдущими работами [26] новизна данных вычислений состоит в том, что выполнены полные вычисления на древесном уровне с учетом вклада от аномальных операторов в $Wtb$ вершину для процессов $Wb\bar{b}$ и $Wb\bar{b}+{\rm jet}$, диаграмм с рождением t-кварка и всех фоновых диаграмм. Были включены NLO поправки в часть с топ кварком [56]. Базируясь на анализе сингулярностей фейнмановских диаграмм и явных вычислениях, был определен набор наиболее чувствительных переменных и соответствующий им оптимальный набор обрезаний. Это позволяет наблюдать чистый сигнал от t-кварка выше уровня фона и дает возможность отслеживать возможные отклонения от предсказаний СМ. Приведенный ниже анализ опубликован в работе [16].