Electroweak heavy flavour precision observables : connecting open dots with the FCC-ee
Mesures de précision des couplages électrofaibles des quarks lourds charme, beauté et top avec FCC-ee
Résumé
The heaviest third-generation fermions are expected to be most sensitive to effects from BSM physics, which will be probed with very high precision at a possible FCC-ee.In this thesis, a novel approach to measuring Electroweak Precision Observables in the beauty-quark sector is pioneered using exclusively reconstructed beauty hadrons as hemisphere-flavour taggers for the partial decay-width ratio and the forward-backward asymmetry, which receive virtual contributions from the heaviest states of the SM: top quark, Higgs, and W. This approach effectively eliminates the contamination from light-quark physics events and reduces leading systematic uncertainties; arising from background contamination, tagging-efficiency correlations, and radiated gluon corrections by exploiting the geometric and kinematic properties of beauty hadrons. This results in a total relative uncertainty of the order of 0.01% for both observables. From the forward-backward asymmetry, the weak mixing angle can be determined with a relative precision of 0.002%.Building on this innovative methodology, the thesis is extended to the top-quark sector by extracting the sensitivity of top-quark observables to SM Effective Field Theory operators, which describe the effects of BSM physics by extending the SM with higher-dimensional operators on energy scales that are currently inaccessible.In a FCC-ee environment, top-quark pairs are reconstructed, and the expected observational precision is used to derive constraints on the Wilson coefficients that are up to a factor of five and three more stringent than those derived from top-quark measurements at LHC and HL-LHC, respectively.
Les fermions de la troisième génération, qui sont les plus lourds, sont censés être les plus sensibles aux effets de la physique au-delà du Modèle Standard (BSM), qui seront étudiés avec une très grande précision dans le cadre d'un éventuel FCC-ee.Dans cette thèse, une approche novatrice pour mesurer les observables de précision électrofaible dans le secteur des quarks beaux est proposée en utilisant exclusivement des hadrons beaux reconstruits comme étiqueteurs de saveur des hémisphères pour le rapport de désintégration partielle et l'asymétrie avant-arrière, qui reçoivent des contributions de processus incluant des particules virtuelles lourdes : quarks top, Higgs et W dans le Modèle Standard (SM). Cette approche élimine efficacement la contamination provenant des événements de physique des quarks légers et réduit les principales incertitudes systématiques, découlant de la contamination des bruits de fond, des corrélations d'efficacité d'étiquetage et des corrections liées aux gluons rayonnés, en exploitant les propriétés géométriques et cinématiques des hadrons beaux. Cela conduit à une incertitude relative totale de l'ordre de 0.01% pour les deux observables. À partir de l'asymétrie avant-arrière, l'angle de mélange électrofaible peut être déterminé avec une précision relative de 0.002%.En s'appuyant sur cette méthodologie innovante, la thèse est étendue au secteur du quark top en déterminant la sensibilité des observables du quark top aux opérateurs de la théorie effective du SM, qui décrivent les effets de la physique BSM en étendant le SM avec des opérateurs de dimension supérieure sur des échelles d'énergie actuellement inaccessibles.Dans un environnement FCC-ee, les paires de quarks top sont reconstruites, et la précision d'observation attendue est utilisée pour dériver des contraintes sur les coefficients de Wilson qui sont jusqu'à cinq et trois fois plus strictes que celles dérivées des mesures des quarks top au LHC et au HL-LHC, respectivement.
Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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