LHC上重夸克偶素与规范玻色子伴随产生的研究

发布时间：2020-03-31 21:32

【摘要】：量子色动力学(QCD)是描述夸克以及胶子间相互作用的基本理论,对它的研究是当前高能物理的一个重要任务。重夸克偶素物理为研究QCD在微扰和非微扰物理两方面提供了一个很好的实验平台。大约20多年前,第一次被提出用于描述重夸克偶素产生和衰变过程,作为一个严格的理论方法,非相对论QCD(NRQCD)被广泛应用于重夸克偶素物理实验和理论方面的研究。如今,人们认为NRQCD是描述重夸克偶素物理最有前途的理论。尽管如此,该理论也遇到了很多挑战,对它的检验是近30年来粒子物理领域的一个重要课题。为了检验NRQCD理论,研究尽可能多的重夸克偶素的产生和衰变过程是一个重要的途径。欧洲CERN的大型强子对撞机(LHC)是一台设计质心对撞能量为14 TeV的强子对撞机,现在它的运行能量为13 TeV,LHC为我们研究重夸克偶素物理提供了一个很好的实验平台。在LHC上重夸克偶素伴随规范玻色子的产生对研究NRQCD的实验非常重要,且由于其末态可以通过光子和纯轻子来进行探测,因此,本文对LHC上重夸克偶素伴随规范玻色子产生过程进行了探讨。重点研究了 LHC上重夸克偶素hc(hb)伴随光子产生和top夸克衰变到J/ΨW+b产生对NRQCD进行研究,我们的计算表明:(1)对于LHC上重夸克偶素hc(hb)伴随光子产生过程,我们应用NRQCD理论,给出该过程的总截面以及pT分布微分截面。从我们的计算结果中可以看到,占主导贡献的为n=1p11态的贡献,色八重态(CO)的贡献受到很大压低。在合理的参数空间内pp → hc+γ过程的总截面可以达到8 × 104 pb,pp → hb + γ过程的总截面可以达到1.5×106 pb,由于LHC的亮度相对较高,在LHC上该过程有可能被探测到,如果该过程能够在实验上进行详细研究,其将可以为我们研究NRQCD提供一个重要而有意义的实验平台。(2)对于LHC上top夸克衰变到J/Ψ W+b产生过程,我们计算了次领头阶(NLO)QCD修正。我们的结果表明,通过NLOQCD修正,t → JΨ+W++b过程的衰变宽度相对于领头阶(LO)衰变宽度显著增强。在LHC上这个过程有很大被发现的潜力。它提供了一个有意义的信号,使得我们能在LHC上通过top夸克衰变来研究重夸克偶素与W规范玻色子伴随产生,如果top夸克衰变到J/ΨW+b伴随产生能被观测到,它对研究NRQCD将是非常有意义的。通过我们的研究,我们发现pp →hQ+γ和t→J/Ψ+W++b两个过程在LHC上有很大的可能被探测到,如果人们能在LHC上观测到这两个实验道,并对它们进行详细研究,那么这两个过程将为我们研究NRQCD提供一个非常有意义的实验平台。我们工作的创新之处有如下几点:(1)我们首次对LHC上高激发态重夸克偶素hQ伴随光子进行了研究,给出了总截面和横动量分布,我们预言该产生道在LHC上有可能被发现,对该道的详细研究可以为我们提供重夸克偶素产生机制的重要信息。(2)我们首次对LHC上t→J/Ψ+W++b过程进行了 NLO的计算。我们给出了该过程的NLO QCD衰变截面,并对该过程各种理论结果误差来源进行分析,这为未来在实验上研究t → J/Ψ+W+ + b过程给出了精确的理论支持。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O572.243

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本文编号：2609608