Measurement of W-boson helicity fractions in top-quark decays using cos θ*

T. Aaltonen, J. Adelman, T. Akimoto, B. Álvarez González, S. Amerio, D. Amidei, A. Anastassov, A. Annovi, J. Antos, G. Apollinari, A. Apresyan, Tetsuo Arisawa, A. Artikov, W. Ashmanskas, A. Attal, A. Aurisano, F. Azfar, W. Badgett, A. Barbaro-Galtieri, V. E. BarnesB. A. Barnett, P. Barria, V. Bartsch, G. Bauer, P. H. Beauchemin, F. Bedeschi, D. Beecher, S. Behari, G. Bellettini, J. Bellinger, D. Benjamin, A. Beretvas, J. Beringer, A. Bhatti, M. Binkley, D. Bisello, I. Bizjak, R. E. Blair, C. Blocker, B. Blumenfeld, A. Bocci, A. Bodek, V. Boisvert, G. Bolla, D. Bortoletto, J. Boudreau, A. Boveia, B. Brau, A. Bridgeman, L. Brigliadori, C. Bromberg, E. Brubaker, J. Budagov, H. S. Budd, S. Budd, S. Burke, K. Burkett, G. Busetto, P. Bussey, A. Buzatu, K. L. Byrum, S. Cabrera, C. Calancha, M. Campanelli, M. Campbell, F. Canelli, A. Canepa, B. Carls, D. Carlsmith, R. Carosi, S. Carrillo, S. Carron, B. Casal, M. Casarsa, A. Castro, P. Catastini, D. Cauz, V. Cavaliere, M. Cavalli-Sforza, A. Cerri, L. Cerrito, S. H. Chang, Y. C. Chen, M. Chertok, G. Chiarelli, G. Chlachidze, F. Chlebana, K. Cho, D. Chokheli, J. P. Chou, G. Choudalakis, S. H. Chuang, K. Chung, W. H. Chung, Y. S. Chung, T. Chwalek, C. I. Ciobanu, M. A. Ciocci, A. Clark, D. Clark, G. Compostella, M. E. Convery, J. Conway, M. Cordelli, G. Cortiana, C. A. Cox, D. J. Cox, F. Crescioli, C. Cuenca Almenar, J. Cuevas, R. Culbertson, J. C. Cully, D. Dagenhart, M. Datta, T. Davies, P. de Barbaro, S. De Cecco, A. Deisher, G. De Lorenzo, M. Dell'Orso, C. Deluca, L. Demortier, J. Deng, M. Deninno, P. F. Derwent, A. Di Canto, G. P. di Giovanni, C. Dionisi, B. Di Ruzza, J. R. Dittmann, M. D'Onofrio, S. Donati, P. Dong, J. Donini, T. Dorigo, S. Dube, J. Efron, A. Elagin, R. Erbacher, D. Errede, S. Errede, R. Eusebi, H. C. Fang, S. Farrington, W. T. Fedorko, R. G. Feild, M. Feindt, J. P. Fernandez, C. Ferrazza, R. Field, G. Flanagan, R. Forrest, M. J. Frank, M. Franklin, J. C. Freeman, I. Furic, M. Gallinaro, J. Galyardt, F. Garberson, J. E. Garcia, A. F. Garfinkel, P. Garosi, K. Genser, H. Gerberich, D. Gerdes, A. Gessler, S. Giagu, V. Giakoumopoulou, P. Giannetti, K. Gibson, J. L. Gimmell, C. M. Ginsburg, N. Giokaris, M. Giordani, P. Giromini, M. Giunta, G. Giurgiu, V. Glagolev, D. Glenzinski, M. Gold, N. Goldschmidt, A. Golossanov, G. Gomez, G. Gomez-Ceballos, M. Goncharov, O. González, I. Gorelov, A. T. Goshaw, K. Goulianos, A. Gresele, S. Grinstein, C. Grosso-Pilcher, R. C. Group, U. Grundler, J. Guimaraes da Costa, Z. Gunay-Unalan, C. Haber, K. Hahn, S. R. Hahn, E. Halkiadakis, B. Y. Han, J. Y. Han, F. Happacher, K. Hara, D. Hare, M. Hare, S. Harper, R. F. Harr, R. M. Harris, M. Hartz, K. Hatakeyama, C. Hays, M. Heck, A. Heijboer, J. Heinrich, C. Henderson, M. Herndon, J. Heuser, S. Hewamanage, D. Hidas, C. S. Hill, D. Hirschbuehl, A. Hocker, S. Hou, M. Houlden, S. C. Hsu, B. T. Huffman, R. E. Hughes, U. Husemann, M. Hussein, J. Huston, J. Incandela, G. Introzzi, M. Iori, A. Ivanov, E. James, D. Jang, B. Jayatilaka, E. J. Jeon, M. K. Jha, S. Jindariani, W. Johnson, M. Jones, K. K. Joo, S. Y. Jun, J. E. Jung, T. R. Junk, T. Kamon, D. Kar, P. E. Karchin, Y. Kato, R. Kephart, W. Ketchum, J. Keung, V. Khotilovich, B. Kilminster, D. H. Kim, H. S. Kim, H. W. Kim, J. E. Kim, M. J. Kim, S. B. Kim, S. H. Kim, Y. K. Kim, N. Kimura, L. Kirsch, S. Klimenko, B. Knuteson, B. R. Ko, K. Kondo, D. J. Kong, J. Konigsberg, A. Korytov, A. V. Kotwal, M. Kreps, J. Kroll, D. Krop, N. Krumnack, M. Kruse, V. Krutelyov, T. Kubo, T. Kuhr, N. P. Kulkarni, M. Kurata, S. Kwang, A. T. Laasanen, S. Lami, S. Lammel, M. Lancaster, R. L. Lander, K. Lannon, A. Lath, G. Latino, I. Lazzizzera, T. LeCompte, E. Lee, H. S. Lee, S. W. Lee, S. Leone, J. D. Lewis, C. S. Lin, J. Linacre, M. Lindgren, E. Lipeles, A. Lister, D. O. Litvintsev, C. Liu, T. Liu, N. S. Lockyer, A. Loginov, M. Loreti, L. Lovas, D. Lucchesi, C. Luci, J. Lueck, P. Lujan, P. Lukens, G. Lungu, L. Lyons, J. Lys, R. Lysak, D. MacQueen, R. Madrak, K. Maeshima, K. Makhoul, T. Maki, P. Maksimovic, S. Malde, S. Malik, G. Manca, A. Manousakis-Katsikakis, F. Margaroli, C. Marino, C. P. Marino, A. Martin, V. Martin, M. Martínez, R. Martínez-Ballarín, T. Maruyama, P. Mastrandrea, T. Masubuchi, M. Mathis, M. E. Mattson, P. Mazzanti, K. S. McFarland, P. McIntyre, R. McNulty, A. Mehta, P. Mehtala, A. Menzione, P. Merkel, C. Mesropian, T. Miao, N. Miladinovic, R. Miller, C. Mills, M. Milnik, A. Mitra, G. Mitselmakher, H. Miyake, S. Moed, N. Moggi, C. S. Moon, R. Moore, M. J. Morello, J. Morlock, P. Movilla Fernandez, J. Mülmenstädt, A. Mukherjee, Th Muller, R. Mumford, P. Murat, M. Mussini, J. Nachtman, Y. Nagai, A. Nagano, J. Naganoma, K. Nakamura, I. Nakano, A. Napier, V. Necula, J. Nett, C. Neu, M. S. Neubauer, S. Neubauer, J. Nielsen, L. Nodulman, M. Norman, O. Norniella, E. Nurse, L. Oakes, S. H. Oh, Y. D. Oh, I. Oksuzian, T. Okusawa, R. Orava, K. Osterberg, S. Pagan Griso, E. Palencia, V. Papadimitriou, A. Papaikonomou, A. A. Paramonov, B. Parks, S. Pashapour, J. Patrick, G. Pauletta, M. Paulini, C. Paus, T. Peiffer, D. E. Pellett, A. Penzo, T. J. Phillips, G. Piacentino, E. Pianori, L. Pinera, K. Pitts, C. Plager, L. Pondrom, O. Poukhov, N. Pounder, F. Prakoshyn, A. Pronko, J. Proudfoot, F. Ptohos, E. Pueschel, G. Punzi, J. Pursley, J. Rademacker, A. Rahaman, V. Ramakrishnan, N. Ranjan, I. Redondo, P. Renton, M. Renz, M. Rescigno, S. Richter, F. Rimondi, L. Ristori, A. Robson, T. Rodrigo, T. Rodriguez, E. Rogers, S. Rolli, R. Roser, M. Rossi, R. Rossin, P. Roy, A. Ruiz, J. Russ, V. Rusu, B. Rutherford, H. Saarikko, A. Safonov, W. K. Sakumoto, O. Saltó, L. Santi, S. Sarkar, L. Sartori, K. Sato, A. Savoy-Navarro, P. Schlabach, A. Schmidt, E. E. Schmidt, M. A. Schmidt, M. P. Schmidt, M. Schmitt, T. Schwarz, L. Scodellaro, A. Scribano, F. Scuri, A. Sedov, S. Seidel, Y. Seiya, A. Semenov, L. Sexton-Kennedy, F. Sforza, A. Sfyrla, S. Z. Shalhout, T. Shears, P. F. Shepard, M. Shimojima, S. Shiraishi, M. Shochet, Y. Shon, I. Shreyber, P. Sinervo, A. Sisakyan, A. J. Slaughter, J. Slaunwhite, K. Sliwa, J. R. Smith, F. D. Snider, R. Snihur, A. Soha, S. Somalwar, V. Sorin, T. Spreitzer, P. Squillacioti, M. Stanitzki, R. St Denis, B. Stelzer, O. Stelzer-Chilton, D. Stentz, J. Strologas, G. L. Strycker, J. S. Suh, A. Sukhanov, I. Suslov, T. Suzuki, A. Taffard, R. Takashima, Y. Takeuchi, R. Tanaka, M. Tecchio, P. K. Teng, K. Terashi, J. Thom, A. S. Thompson, G. A. Thompson, E. Thomson, P. Tipton, P. Ttito-Guzmán, S. Tkaczyk, D. Toback, S. Tokar, K. Tollefson, T. Tomura, D. Tonelli, S. Torre, D. Torretta, P. Totaro, S. Tourneur, M. Trovato, S. Y. Tsai, Y. Tu, N. Turini, F. Ukegawa, S. Vallecorsa, N. van Remortel, A. Varganov, E. Vataga, F. Vázquez, G. Velev, C. Vellidis, M. Vidal, R. Vidal, I. Vila, R. Vilar, T. Vine, M. Vogel, I. Volobouev, G. Volpi, P. Wagner, R. G. Wagner, R. L. Wagner, W. Wagner, J. Wagner-Kuhr, T. Wakisaka, R. Wallny, S. M. Wang, A. Warburton, D. Waters, M. Weinberger, J. Weinelt, W. C. Wester, B. Whitehouse, D. Whiteson, A. B. Wicklund, E. Wicklund, S. Wilbur, G. Williams, H. H. Williams, P. Wilson, B. L. Winer, P. Wittich, S. Wolbers, C. Wolfe, T. Wright, X. Wu, F. Würthwein, S. Xie, A. Yagil, K. Yamamoto, J. Yamaoka, U. K. Yang, Y. C. Yang, W. M. Yao, G. P. Yeh, K. Yi, J. Yoh, Kohei Yorita, T. Yoshida, G. B. Yu, I. Yu, S. S. Yu, J. C. Yun, L. Zanello, A. Zanetti, X. Zhang, Y. Zheng, S. Zucchelli

Research output: Contribution to journalArticle

21 Citations (Scopus)

Abstract

Fully reconstructed t over(t, ̄) → W+ b W- over(b, ̄) → ℓ ν q over(q, ̄) b over(b, ̄) events are used to determine the fractions of right-handed (f+) and longitudinally polarized (f0) W bosons produced in top-quark decays. The helicity fractions are sensitive to the couplings and the Dirac structure of the Wtb vertex. This Letter reports measurements of the W-boson helicity fractions from two different methods using data corresponding to an integrated luminosity of 1.9 fb- 1 of p over(p, ̄) collisions at a center-of-mass energy of 1.96 TeV collected by the CDF II detector operating at the Fermilab Tevatron. Combining the results from the two methods, we find f0 = 0.62 ± 0.10 (stat) ± 0.05 (syst) under the assumption that f+ = 0, and f+ = - 0.04 ± 0.04 (stat) ± 0.03 (syst) with f0 fixed to the theoretically expected value of 0.70. Model-independent fits are also performed and simultaneously determine f0 = 0.66 ± 0.16 (stat) ± 0.05 (syst) and f+ = - 0.03 ± 0.06 (stat) ± 0.03 (syst). All these results are consistent with standard model expectations.

Original languageEnglish
Pages (from-to)160-167
Number of pages8
JournalPhysics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics
Volume674
Issue number3
DOIs
Publication statusPublished - 2009 Apr 20

    Fingerprint

Keywords

  • Helicity
  • Top quark
  • W boson

ASJC Scopus subject areas

  • Nuclear and High Energy Physics

Cite this

Aaltonen, T., Adelman, J., Akimoto, T., Álvarez González, B., Amerio, S., Amidei, D., Anastassov, A., Annovi, A., Antos, J., Apollinari, G., Apresyan, A., Arisawa, T., Artikov, A., Ashmanskas, W., Attal, A., Aurisano, A., Azfar, F., Badgett, W., Barbaro-Galtieri, A., ... Zucchelli, S. (2009). Measurement of W-boson helicity fractions in top-quark decays using cos θ*. Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics, 674(3), 160-167. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2009.02.040