Prospects for observing the $${\eta }_{t}$$ $${\rightarrow }$$ $$W^{+}W^{-}$$ decay at the HL-LHC

Abstract Motivated by the recent observation of the pseudoscalar toponium $${\eta }_{t}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> at the LHC and by the ongoing interest in its properties, we phenomenologically investigate the $${\eta }_{t}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> $${\rightarrow }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>→</mml:mo> </mml:math> $$W^{+}W^{-}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> process, one of the characteristic decays of toponium $${\eta }_{t}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> . The branching ratio for the $${\eta }_{t}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> $${\rightarrow }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>→</mml:mo> </mml:math> $$W^{+}W^{-}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> decay is estimated with two scenarios of the decay constant $$f_{{\eta }_{t}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>f</mml:mi> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:msub> </mml:msub> </mml:math> . It is found that tens of dilepton events from the cascade decays, $${\eta }_{t}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>η</mml:mi> <mml:mi>t</mml:mi> </mml:msub> </mml:math> $${\rightarrow }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>→</mml:mo> </mml:math> $$W^{+}W^{-}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mi>W</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> $${\rightarrow }$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mo>→</mml:mo> </mml:math> $${\ell }^{-}\bar{\nu }_{\ell }{\ell }^{{\prime }+}{\nu }_{{\ell }^{\prime }}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:msub> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>′</mml:mo> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mi>ν</mml:mi> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>ℓ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> with <jats:alterna