Estudo do acoplamento quártico anômalo na produção γγ → W+W− com prótons intactos no CERN-LHC - Kuhn, Túlio Laux (2022)
Este trabalho foi um estudo a respeito da busca por sinais de nova física no LHC. Em particular, a análise explorou a sensibilidade para acoplamentos quárticos anômalos na produção elástica e semielástica de γγ → W+W− em colisões próton-próton no LHC, usando o canal totalmente leptônico. Um fator de forma do tipo dipolo com Λcutoff = 500 GeV foi adotado para preservar a unitariedade. Limites para os valores de acoplamentos anômalos foram obtidos tomando como base a seção de choque prevista pelo Modelo Padrão para este processo, calculados com nível de confiança de 95% para diferentes valores de energia de centro de massa e de luminosidade integrada. O objetivo era averiguar a viabilidade de observar este processo no CMS, considerando que ele possui uma seção de choque muito baixa, ou seja, o número de eventos que se espera observar nas condições de luminosidade típicas do LHC é muito baixo. Por outro lado, processos de background possuem seções de choque muito mais elevadas, o que é um fator que dificulta a observação de sinais de nova física. Neste contexto, diversos procedimentos podem ser adotados para suprimir o background e proporcionar melhores condições de investigar os sinais de física além do Modelo Padrão. Primeiramente, se além dos eventos elásticos do processo γγ → W+W− forem considerados também os eventos semielásticos, a seção de choque total aumenta por um fator de cerca de 3,5 com relação ao processo elástico apenas. Esta é uma consideração que ainda não foi utilizada na literatura, e propicia uma importante vantagem na busca por este sinal. Além disso, com aplicação de cortes cinemáticos, implementação de proton tagging utilizando o aparato do PPS e requerimentos de tempo de voo para identificação de vértices, torna-se possível equiparar as ordens de grandezas para o número de eventos de sinal e de fundo, com algumas dezenas para cada, considerando uma luminosidade integrada L = 140 fb−1 . Isto significa que o estudo da produção exclusiva e semiexclusiva de γγ → W+W−, utilizando o sistema de detectores do PPS, se configura como um excelente canal para a busca de sinais de nova física, neste caso caracterizados como acoplamentos quárticos anômalos.