高能对撞机上最小Higgs模型信号的精确研究

发布时间：2017-12-17 08:24

  本文关键词：高能对撞机上最小Higgs模型信号的精确研究

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【摘要】：2012年7月,大型强子对撞机(LHC)取得了重大成果:实验组ATLAS和CMS同时发现质量约为125GeV的玻色子。目前的分析表明该玻色子与标准模型(SM)所预言的Higgs玻色子的性质基本相符。这意味着标准模型所预言的最后一个粒子被证实存在:这是粒子物理学的又一里程碑式的胜利。然而,我们对于电弱对称性破缺的认识仍然很有限,125GeV Higgs玻色子的发现只是我们认识电弱对称性破缺机制过程中所踏出的第一步,对该玻色子性质的深入认识仍需要大量的研究工作。同时,由于标准模型中Higgs质量平方发散等问题的困扰,TeV能标上超出标准模型的新物理是否存在也仍是一个开放性的课题。在诸多旨在解决等级差问题所构造的模型中,最小Higgs模型受到了广泛的关注。T宇称守恒的最小Higgs模型(LHT)中,通过引入标准模型费米子和规范玻色子的伴随粒子来缓解Higgs粒子质量平方发散效应;这些新粒子是LHT的核心部分,对这些新粒子的寻找也将为LHT模型的正确性提供直接线索。在LHT中,重规范玻色子ZHZH产生过程及后续衰变ZH→AHh提供了一个有意思的双Higgs产生道;同时,研究双Higgs产生过程是探索Higgs的自耦合性质以及寻找与Higgs耦合重粒子的很有价值的途径,对该产生过程的研究是目前粒子物理的前沿课题之一。以此为契机,我们对LHC上产生过程pp→ZHZH + X做了NLO QCD计算,并研究了经衰变后的过程pp→ZHZH→AHAHhh→AHAHbbbb+X末态产物运动学分布。数值结果表明NLO QCD修正对于总截面和运动学分布都有显著的影响。我们还为末态衰变产物做了本底分析,结果表明通过适当的运动学截断可以有效压低本底。在LHC上,WHZH伴随产生的截面是LHT重规范玻色子对产生中最大的,从而是研究重规范玻色子对产生最重要的过程;通过对该过程总截面以及衰变后过程pp→WHZH→WhAHAH→μvμhAHAH+ X末态产物运动学分布的研究,我们发现NLO QCD带来的修正是可观的。我们在CLIC上对γγ→q-q-+X过程在NLO QCD精度上展开研究,对总截面和末态产物运动学分布的分析表明,NLO QCD效应十分显著;同标准模型本底的对比表明,取合适的运动学截断可以有效压低本底。HZ伴随产生过程是大型强子对撞机上最重要的Higgs产生道之一,该过程是直接研究HZZ耦合性质的产生道。作为间接寻找最小Higgs模型(LHM)的途径之一,本论文中我们对HZ伴随产生过程,应用重求和技术在QCD的NLO+NLL阶上展开研究,并在QCD NLO修正中进一步考虑了gg聚合效应的贡献。我们首先观察了该产生过程的总截面对重整化能标和因子化能标的依赖性.结果表明,相比QCD NLO修正后和领头阶的总截面,QCD NLO+NLL阶修正后的总截面对能标的依赖性有了明显改善。我们就末态HZ的横动量和不变质量分布对于重整化/因子化能标的依赖性也做了分析,结果表明QCD NLO+NLL修正后的横动量和不变质量分布对于标度的依赖性是最小的。我们还给出了 LHM和SM在总截面和横动量分布中的偏差,结果表明,相比QCDNLO修正,在QCD NLO+NLL阶修正后,两个模型间的偏差有一定程度的减小。我们工作中的创新之处为如下几点:首次对LHC上重规范玻色子产生过程ZHZH/WHZH和CLIC上q-q-产生过程做了 NLO QCD修正后的现象学分析,并给出了总截面和末态衰变产物的运动学分布。这些分析对于在高能对撞机上寻找新粒子有重要的指导意义。首次对LHC上的HZ伴随产生过程中最小Higgs模型效应采用重求和技术进行了研究。我们在QCD NLO+NLL的精度上给出了该过程的总截面以及末态产物HZ的横动量和不变质量分布。此项研究对于在强子对撞机上通过HZ伴随产生过程寻找新物理提供了重要的理论依据。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O572.214

【参考文献】

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1 A.B.Mahfoudh;郭磊;刘文;马文淦;张仁友;张文娟;;Precision Calculations for the T-Odd Quark Pair Production at the CLIC e~+e~- Linear Collider[J];Communications in Theoretical Physics;2014年12期

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本文编号：1299421