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Pair production of stop quarks in e + e - [e hoch + e hoch -] annihilation close to threshold

Abstract

Wir studieren die Stop-Antistop Paarproduktion in Elektron-Positron Kollisionen, wenn die invariante Masse des Eingangszustandes in der Nähe der Schwellenenergie liegt. Mit v bezeichnen wir die Relativgeschwindigkeit der Squarks im Schwerpunktsystem. Die Masse der Stop Teilchen m, ihr räumlicher Impuls p ~ m v und ihre kinetische Energie ~ m v^2 sind Skalen welche in diesem Problem auftreten. Bei der Berechnung des Wirkungsquerschnittes in der Nähe der Produktionsschwelle (v<<1) müssen Terme der Form ~(alphaS/v)^n$ sowie große Logarithmen von Quotienten der drei oben erwähnten Skalen resummiert werden. Um das zu erreichen wenden wir die Effektive Quantenfeldtheorie vNRQCD an. Die Zerfallsbreite der Stops stellt eine zusätzliche Skala dar, welche wir als O(m v^2) zählen. Aufgrund der Instabilität des Stops kommt es in der effektiven Theorie zu Phasenraumdivergenzen, welche durch das Einführen von Phasenraumcuts auf die Zerfallsprodukte der Stops vermieden werden können. Ähnliche Effekte treten auch bei der Top-Antitop Paarproduktion auf. Bei der Stop-Antistop Paarproduktion treten Phasenraumdivergenzen allerding bereits auf führender Ordnung auf. Auch der Beitrag von Hintergrunddiagrammen ist relativ zur führenden Ordnung gesehen größer als im Falle der Top-Antitop Paarproduktion.We study the cross section for stop-antistop pair production in the electron-positron collision close to threshold for unstable squarks. Scales appearing in this process are the mass of the stop m, their 3-momentum ~ m v and their kinetic energy ~ m v^2, where v is the relative velocity of the squarks in the center of mass frame. Close to production threshold (v<<1) we need to resum terms ~ (alphaS/v)^n as well as large logarithms of ratios of the physical scales in quantum corrections to the cross section. To achieve this we employ the scalar version of the effective field theory framework vNRQCD. The finite width of the stop, which we count as O(m v^2), is an additional scale in the problem. Stop instability effects generate divergences in the phase space integrals and to deal with these in the effective theory kinematic cuts on the final states are introduced. Phase space divergences already enter at leading order and also background diagrams are substantially more important than for top-antitop pair production

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