Z′-gauge bosons as harbingers of low-mass strings

被引：31

作者：

Anchordoqui, Luis A. ^{[1
]}

Antoniadis, Ignatios ^{[2
]}

Goldberg, Haim ^{[3
]}

Huang, Xing ^{[4
]}

Luest, Dieter ^{[5
,6
]}

Taylor, Tomasz R. ^{[3
]}

机构：

[1] Univ Wisconsin, Dept Phys, Milwaukee, WI 53201 USA

[2] CERN Theory Div, Dept Phys, CH-1211 Geneva 23, Switzerland

[3] Northeastern Univ, Dept Phys, Boston, MA 02115 USA

[4] Seoul Natl Univ, Sch Phys & Astron, Seoul 141747, South Korea

[5] Werner Heisenberg Inst, Max Planck Inst Phys, D-80805 Munich, Germany

[6] Univ Munich, Arnold Sommerfeld Ctr Theoret Phys, D-80333 Munich, Germany

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2012年 / 85卷 / 08期

基金：

新加坡国家研究基金会; 美国国家科学基金会;

关键词：

FERMION-PAIR PRODUCTION; D-BRANES; STANDARD MODEL; LEPTOPHOBIC Z'; P(P)OVER-BAR COLLISIONS; PP COLLISIONS; SEARCH; ORIENTIFOLDS; CONSTRAINTS; RESONANCES;

D O I：

10.1103/PhysRevD.85.086003

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Massive Z'-gauge bosons act as excellent harbingers for string compactifications with a low string scale. In D-brane models they are associated to U(1) gauge symmetries that are either anomalous in four dimensions or exhibit a hidden higher-dimensional anomaly. We discuss the possible signals of massive Z'-gauge bosons at hadron collider machines (Tevatron, LHC) in a minimal D-brane model consisting out of four stacks of D-branes. In this construction, there are two massive gauge bosons, which can be naturally associated with baryon number B and B - L (L being lepton number). Here baryon number is always anomalous in four dimensions, whereas the presence of a four-dimensional B - L anomaly depends on the U(1)-charges of the right-handed neutrinos. In case B - L is anomaly-free, a mass hierarchy between the two associated Z'-gauge bosons can be explained. In our phenomenological discussion about the possible discovery of massive Z'-gauge bosons, we take as a benchmark scenario the dijet plus W signal, recently observed by the CDF Collaboration at Tevatron. It reveals an excess in the dijet-mass range 150 GeV/c(2), 4:1 sigma beyond standard modelexpectations. We show that in the context of low-mass string theory this excess can be associated with the production and decay of a leptophobic Z', a singlet partner of SU(3) gluons coupled primarily to baryon number. Even if the CDF signal disappears, as indicated by the more recent D0 results, our analysis can still serve as the basis for future experimental search for massive Z'-gauge bosons in low string scale models. We provide the relevant cross sections for the production of Z'-gauge bosons in the TeV region, leading to predictions that are within reach of the present or the next LHC run.

引用

页数：14

共 122 条

[1] Search for Dilepton Resonances in pp Collisions at √s 7 TeV with the ATLAS Detector [J].

Aad, G. ;

Abbott, B. ;

Abdallah, J. ;

Abdelalim, A. A. ;

Abdesselam, A. ;

Abdinov, O. ;

Abi, B. ;

Abolins, M. ;

Abramowicz, H. ;

Abreu, H. ;

Acerbi, E. ;

Acharya, B. S. ;

Adams, D. L. ;

Addy, T. N. ;

Adelman, J. ;

Aderholz, M. ;

Adomeit, S. ;

Adragna, P. ;

Adye, T. ;

Aefsky, S. ;

Aguilar-Saavedra, J. A. ;

Aharrouche, M. ;

Ahlen, S. P. ;

Ahles, F. ;

Ahmad, A. ;

Ahsan, M. ;

Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. A. ;

Akimoto, G. ;

Akimov, A. V. ;

Akiyama, A. ;

Alam, M. S. ;

Alam, M. A. ;

Albert, J. ;

Albrand, S. ;

Aleksa, M. ;

Aleksandrov, I. N. ;

Alessandria, F. ;

Alexa, C. ;

Alexander, G. ;

Alexandre, G. ;

Alexopoulos, T. ;

Alhroob, M. ;

Aliev, M. ;

Alimonti, G. ;

Alison, J. ;

Aliyev, M. ;

Allport, P. P. ;

Allwood-Spiers, S. E. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (27)

[2] Search for high mass dilepton resonances in pp collisions at √s=7 TeV with the ATLAS experiment [J].

Aad, G. ;

Abbott, B. ;

Abdallah, J. ;

Abdelalim, A. A. ;

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Abi, B. ;

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Acharya, B. S. ;

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Ahmad, A. ;

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Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. A. ;

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Almond, J. .

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[3] A search for new physics in dijet mass and angular distributions in pp collisions at √s=7 TeV measured with the ATLAS detector [J].

Aad, G. ;

Abbott, B. ;

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[4] Search for new physics in high-mass electron-positron events in p(p)over-bar collisions at √s p=1.96 TeV [J].

Aaltonen, T. ;

Abulencia, A. ;

Adelman, J. ;

Affolder, T. ;

Akimoto, T. ;

Albrow, M. G. ;

Amerio, S. ;

Amidei, D. ;

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Azfar, F. ;

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Azzurri, P. ;

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Badgett, W. ;

Barbaro-Galtieri, A. ;

Barnes, V. E. ;

Barnett, B. A. ;

Baroiant, S. ;

Bartsch, V. ;

Bauer, G. ;

Beauchemin, P. -H. ;

Bedeschi, F. ;

Behari, S. ;

Bellettini, G. ;

Bellinger, J. ;

Belloni, A. ;

Benjamin, D. ;

Beretvas, A. ;

Beringer, J. ;

Berry, T. ;

Bhatti, A. ;

Binkley, M. ;

Bisello, D. ;

Bizjak, I. ;

Blair, R. E. ;

Blocker, C. ;

Blumenfeld, B. ;

Bocci, A. ;

Bodek, A. ;

Boisvert, V. .

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[5] Invariant Mass Distribution of Jet Pairs Produced in Association with a W Boson in p(p)over-bar Collisions at √s=1.96 TeV [J].

Aaltonen, T. ;

Alvarez Gonzalez, B. ;

Amerio, S. ;

Amidei, D. ;

Anastassov, A. ;

Annovi, A. ;

Antos, J. ;

Apollinari, G. ;

Appel, J. A. ;

Apresyan, A. ;

Arisawa, T. ;

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Auerbach, B. ;

Aurisano, A. ;

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Badgett, W. ;

Barbaro-Galtieri, A. ;

Barnes, V. E. ;

Barnett, B. A. ;

Barria, P. ;

Bartos, P. ;

Bauce, M. ;

Bauer, G. ;

Bedeschi, F. ;

Beecher, D. ;

Behari, S. ;

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Beretvas, A. ;

Bhatti, A. ;

Binkley, M. ;

Bisello, D. ;

Bizjak, I. ;

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Bocci, A. ;

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Brau, B. ;

Brigliadori, L. ;

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Bromberg, C. ;

Brucken, E. ;

Bucciantonio, M. ;

Budagov, J. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 106 (17)

[6] Search for High-Mass Resonances Decaying to Dimuons at CDF [J].

Aaltonen, T. ;

Adelman, J. ;

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Alvarez Gonzalez, B. ;

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Attal, A. ;

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Azzurri, P. ;

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Barbaro-Galtieri, A. ;

Barnes, V. E. ;

Barnett, B. A. ;

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Beauchemin, P. -H. ;

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Beecher, D. ;

Behari, S. ;

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Bocci, A. ;

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PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2009, 102 (09)

[7] Search for new particles decaying into dijets in proton-antiproton collisions at √s=1.96 TeV [J].

Aaltonen, T. ;

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Beecher, D. ;

Behari, S. ;

Bellettini, G. ;

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Benjamin, D. ;

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Bocci, A. ;

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Boisvert, V. ;

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PHYSICAL REVIEW D, 2009, 79 (11)

[8] Bounds on an Anomalous Dijet Resonance in W plus jets Production in p(p)over-bar Collisions at √s=1.96 TeV [J].

Abazov, V. M. ;

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Acharya, B. S. ;

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Barberis, E. ;

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Beale, S. ;

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Bernhard, R. ;

Bertram, I. ;

Besancon, M. ;

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Bhat, P. C. ;

Bhatnagar, V. ;

Blazey, G. ;

Blessing, S. ;

Bloom, K. ;

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PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (01)

[9] Dijet mass spectrum and a search for quark compositeness in (p)over-bar-p collisions at √s=1.8TeV [J].

Abbott, B ;

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Blessing, S ;

Bloom, P ;

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Casey, D ;

Casilum, Z ;

Castilla-Valdez, H .

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[10]

Abdallah J, 2005, EUR PHYS J C, V44, P299, DOI 10.1140/epjc/s2005-02388-4

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[1] Search for Dilepton Resonances in pp Collisions at √s 7 TeV with the ATLAS Detector [J].

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Abi, B. ;

Abolins, M. ;

Abramowicz, H. ;

Abreu, H. ;

Acerbi, E. ;

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Adelman, J. ;

Aderholz, M. ;

Adomeit, S. ;

Adragna, P. ;

Adye, T. ;

Aefsky, S. ;

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Aharrouche, M. ;

Ahlen, S. P. ;

Ahles, F. ;

Ahmad, A. ;

Ahsan, M. ;

Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. A. ;

Akimoto, G. ;

Akimov, A. V. ;

Akiyama, A. ;

Alam, M. S. ;

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Albert, J. ;

Albrand, S. ;

Aleksa, M. ;

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Alhroob, M. ;

Aliev, M. ;

Alimonti, G. ;

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Aliyev, M. ;

Allport, P. P. ;

Allwood-Spiers, S. E. .

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Akiyama, A. ;

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Aliev, M. ;

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[3] A search for new physics in dijet mass and angular distributions in pp collisions at √s=7 TeV measured with the ATLAS detector [J].

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Aderholz, M. ;

Adomeit, S. ;

Adragna, P. ;

Adye, T. ;

Aefsky, S. ;

Aguilar-Saavedra, A. ;

Aharrouche, M. ;

Ahlen, S. P. ;

Ahles, F. ;

Ahmad, A. ;

Ahsan, M. ;

Aielli, G. ;

Akdogan, T. ;

Akesson, T. P. ;

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Akimov, A. V. ;

Akiyama, A. ;

Alam, M. S. ;

Alam, M. A. ;

Albrand, S. ;

Aleksa, M. ;

Aleksandrov, I. N. ;

Aleppo, M. ;

Alessandria, F. ;

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Alexopoulos, T. ;

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[4] Search for new physics in high-mass electron-positron events in p(p)over-bar collisions at √s p=1.96 TeV [J].

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Attal, A. ;

Aurisano, A. ;

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Azzurri, P. ;

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Barbaro-Galtieri, A. ;

Barnes, V. E. ;

Barnett, B. A. ;

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Bartsch, V. ;

Bauer, G. ;

Beauchemin, P. -H. ;

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Bellinger, J. ;

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Bisello, D. ;

Bizjak, I. ;

Blair, R. E. ;

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Blumenfeld, B. ;

Bocci, A. ;

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[5] Invariant Mass Distribution of Jet Pairs Produced in Association with a W Boson in p(p)over-bar Collisions at √s=1.96 TeV [J].

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[6] Search for High-Mass Resonances Decaying to Dimuons at CDF [J].

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Bolla, G. ;

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Ashmanskas, W. ;

Attal, A. ;

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Badgett, W. ;

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Barnett, B. A. ;

Bartsch, V. ;

Bauer, G. ;

Beauchemin, P. -H. ;

Bedeschi, F. ;

Beecher, D. ;

Behari, S. ;

Bellettini, G. ;

Bellinger, J. ;

Benjamin, D. ;

Beretvas, A. ;

Beringer, J. ;

Bhatti, A. ;

Binkley, M. ;

Bisello, D. ;

Bizjak, I. ;

Blair, R. E. ;

Blocker, C. ;

Blumenfeld, B. ;

Bocci, A. ;

Bodek, A. ;

Boisvert, V. ;

Bolla, G. ;

Bortoletto, D. ;

Boudreau, J. ;

Boveia, A. ;

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Bridgeman, A. ;

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PHYSICAL REVIEW D, 2009, 79 (11)

[8] Bounds on an Anomalous Dijet Resonance in W plus jets Production in p(p)over-bar Collisions at √s=1.96 TeV [J].

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Alexeev, G. D. ;

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Alves, G. A. ;

Aoki, M. ;

Arov, M. ;

Askew, A. ;

Asman, B. ;

Atramentov, O. ;

Avila, C. ;

BackusMayes, J. ;

Badaud, F. ;

Bagby, L. ;

Baldin, B. ;

Bandurin, D. V. ;

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Barreto, J. ;

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Bazterra, V. ;

Beale, S. ;

Bean, A. ;

Begalli, M. ;

Begel, M. ;

Belanger-Champagne, C. ;

Bellantoni, L. ;

Beri, S. B. ;

Bernardi, G. ;

Bernhard, R. ;

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Besancon, M. ;

Beuselinck, R. ;

Bezzubov, V. A. ;

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Bhatnagar, V. ;

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Boehnlein, A. ;

Boline, D. ;

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[9] Dijet mass spectrum and a search for quark compositeness in (p)over-bar-p collisions at √s=1.8TeV [J].

Abbott, B ;

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Adams, DL ;

Adams, M ;

Ahn, S ;

Aihara, H ;

Alves, GA ;

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Astur, R ;

Baarmand, MM ;

Babintsev, VV ;

Babukhadia, L ;

Baden, A ;

Balamurali, V ;

Baldin, B ;

Banerjee, S ;

Bantly, J ;

Barberis, E ;

Baringer, P ;

Bartlett, JF ;

Belyaev, A ;

Beri, SB ;

Bertram, I ;

Bezzubov, VA ;

Bhat, PC ;

Bhatnagar, V ;

Bhattacharjee, M ;

Biswas, N ;

Blazey, G ;

Blessing, S ;

Bloom, P ;

Boehnlein, A ;

Bojko, NI ;

Borcherding, F ;

Boswell, C ;

Brandt, A ;

Breedon, R ;

Brock, R ;

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Abdallah J, 2005, EUR PHYS J C, V44, P299, DOI 10.1140/epjc/s2005-02388-4

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