LHC上W对及Higgs对伴随喷注产生的研究

发布时间：2020-06-28 18:38

【摘要】：随着2012年七月份位于欧洲的大型强子对撞机上的ATLAS和CMS两大实验组共同宣布发现了Higgs玻色子,标准模型变得完备,且成为是粒子物理史上的最成功的理论模型之一。目前的实验表明这个新发现的粒子的性质与标准模型中的Higgs粒子性质大致相符,但为了确信该粒子是标准模型还是新物理模型中的Higgs粒子,以及更加深人地理解电弱自发对称破缺机制,都需要更加精确的实验检验。为了实现精确检验,首先要给出Higgs粒子各个产生道的信号和背景的精确的理论预言。其次,检验矢量玻色子的规范耦合对于理解电弱自发对称破缺机制也是十分重要的。再次,精确检验也应该包括研究Higgs粒子的自耦合以及Higgs势,所以研究Higgs粒子对产生的过程也是十分必要的。最后,尽管标准模型取得了巨大的成功,但由于它不是一个终极的物理模型,所以人们也必须探究新物理规律。为了更加精确的检验W玻色子对与Z玻色子或光子的耦合,我们研究了LHC上的过程pp→W+W-+jet+X的次领头阶QCD和电弱修正,并且考虑了包含自旋关联效应的W玻色子的衰变。由于在LHC Run 2阶段精确测量变得可能,大的对撞能量和亮度容许产生横动量在TeV量级的规范玻色子,次领头阶电弱修正将因Sudakov效应而变得非常重要。另外,2013年召开的Les Houches国际高能物理会议也强调了急需计算矢量玻色子对伴随jet产生及包含玻色子衰变的次领头阶电弱和QCD修正。在此项工作中,我们研究了领头阶和次领头阶修正后的截面对领头jet横动量截断值的依赖关系。在处理相应的W玻色子衰变时,我们采用MadSpin方法来包含W玻色子衰变时的自旋关联效应。最后我们还展示了领头阶和次领头阶修正后的末态粒子的横动量和快度分布,这些结果显示在高的横动量区域电弱修正的贡献变得非常显著。为了研究Higgs粒子的自耦合性质,我们计算了双Higgs二重态模型类型Ⅱ下矢量玻色子聚合过程pp→h0h0+2jets+X的次次领头阶QCD修正。在标准模型下,矢量玻色子聚合产生Higgs粒子对有着第二大的散射截面。另外该过程具有两个前冲和后冲jet的干净的实验信号,可以用来研究Higgs粒子的自耦合以及重构Higgs势。由于上述重要性,对该过程的精确研究也是十分必要的。本文中我们采用结构函数法给出了此过程的次次领头阶QCD修正,首先研究了该过程总截面对模型参数的依赖性,因子化和重整化能标的不确定度,以及PDF和αs不确定度,发现次次领头阶QCD修正可以显著的减小能标不确定度。然后我们展示了末态Higgs粒子的运动学分布,这些分布可以来研究Higgs粒子的自耦合(λH0h0h0和λh0h0h0)性质。本论文的创新点如下：·我们首次高精度计算了LHC上pp→W+W-+jet+X过程的次领头阶电弱修正,并且给出了次领头阶QCD+EW的总修正,并且考虑了包含自旋关联效应的W玻色子的衰变,此修正是目前该过程最为精确的理论预言。计算中我们巧妙地利用CKM矩阵的幺正性极大地简化了计算量。另外,通过改变领头jet的横动量截断值,我们验证了电弱Sudakov效应。在处理W玻色子衰变的时候,我们用MadSpin方法来包含W玻色子衰变的自旋关联效应。·在处理过程pp→WW+jet+X的单圈张量积分时,会遇到由小Gram行列式带来的数值计算不稳定问题,我们开发了双精度和四精度联合计算的程序包来解决数值不稳定问题,且极大的提高了计算效率。对于实辐射过程涉及到的W+W-+jet+γ四体事例,我们采用精确的事例选择规则来区分jet和光子事例,并且创新性的用夸克-光子碎裂函数来解决红外发散问题。·我们首次开创性地采用结构函数法计算了双Higgs二重态模型类型Ⅱ下矢量玻色子聚合过程pp→h0h0+2jets+X的次次领头阶QCD修正。结果显示次次领头阶的计算使得能标不确定度极大地减小。此外,我们开发的程序包高效灵活,能计算矢量玻色子聚合道产生单个或多个Higgs粒子的过程,并且模型可以是标准模型也可以是双Higgs二重态模型。
【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】：2015
【分类号】：O572.214
【图文】：

阶数,夸克,奇异点,过程

修正的阶数分为巧ｏＴ和fBａｍ＋。然而，当ｎ十ｍ固定时可１＾义有不同逡逑Ｂｏｒｎ图贡献到阶数砖ａｍ。例如对于末态设计一个正反夸克对及从上的过程，逡逑的分离ＱＣＤ和ＥＷ的贡献是不可能的，也就是说ＱＣＤ和ＥＷ的奇异点有逡逑。逡逑Ｉ逦Ｉ逡逑

示意图,过程,示意图,关联效应

图３．１１过程Ｑｂ邋一邋ＶＸ邋＾邋ｆｆ、（的示意图逡逑

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