高能强子对撞机上中性重Higgs玻色子的探测方法研究

发布时间：2021-04-26 23:21

　　Higgs玻色子在欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上被发现之后,ATLAS和CMS实验组对其各项性质进行了观测,到目前为止,它的自旋、宇称以及与其他粒子的耦合在误差限内都与标准模型相符。在Higgs玻色子发现之后如何寻找新物理,是目前高能粒子物理面临的最大问题。目前物理学家对于超出标准模型的新物理已经做出了很多现象学上的探索:其中针对特定模型中特定粒子的探测没有任何新的发现;另一方面,探测由于新物理的低能效应造成的Higgs玻色子与其它粒子之间量纲为6（dim6）且模型无关的反常耦合也只给出了其上限。这两种方法在不同情况下的灵敏度各有优劣。电弱破缺机制中Higgs玻色子是探索新物理的重要窗口,很多新物理模型都涉及到了不止一个Higgs玻色子,我们在假设电中性的重Higgs玻色子存在的基础上,采用了一种模型无关的参数化方法,通过对这样的重Higgs玻色子进行模型无关的探测,来寻找新物理。在重Higgs玻色子与规范玻色子有耦合时,我们提出通过规范玻色子散射和规范玻色子与非在壳Higgs玻色子联合产生两种过程探测带有dim6反常耦合的重Higgs玻色子,并在合理的积分亮度范... 

【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：113 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
第2章 强子对撞机上的Higgs物理介绍
    2.1 粒子物理标准模型中的Higgs机制及理论缺陷
        2.1.1 平庸性
        2.1.2 真空不稳定性
        2.1.3 不自然性
    2.2 大型强子对撞机（LHC）实验与Higgs玻色子
        2.2.1 LHC及探测器介绍
        2.2.2 标准模型Higgs的产生和衰变过程
        2.2.3 Higgs玻色子的发现
        2.2.4 Higgs玻色子参数的测量
        2.2.5 LHC上超出标准模型Higgs玻色子的寻找结果
    2.3 Higgs玻色子量纲为6的反常耦合的研究综述
        2.3.1 Higgs玻色子量纲为6的反常耦合及其参数化
        2.3.2 Higgs玻色子量纲为6反常耦合的探测方法
第3章 中性重Higgs玻色子模型无关的参数化及其在强子对撞机上的现象学分析
    3.1 中性重Higgs玻色子耦合的参数化
        3.1.1 Higgs玻色子与费米子的耦合
        3.1.2 Higgs玻色子与规范玻色子的耦合
    3.2 两种情况下参数的取值
    3.3 强子对撞机上物理过程的模拟
        3.3.1 粒子对撞及状态演化的蒙特卡罗模拟
        3.3.2 探测器模拟
        3.3.3 喷注物理
    3.4 探测超出标准模型中性重Higgs玻色子的方法
        3.4.1 含有与规范玻色子dim6反常耦合的重Higgs玻色子
        3.4.2 不与规范玻色子耦合的重Higgs玻色子
第4章 通过WW散射过程探测带有dim6反常耦合的重Higgs玻色子
    4.1 对撞机和探测器模拟的程序及参数
    4.2 探测过程模拟的信号和背景分析
        4.2.1 信号和不可约背景
        4.2.2 可约背景
        4.2.3 信号显著度的定义
    4.3 相空间剪切条件的选取及其效率
        4.3.1 与轻子相关的剪切条件
        4.3.2 与喷注相关的剪除条件
        4.3.3 顶夸克排除条件
        4.3.4 信号-背景对比
        4.3.5 达到不同信号显著度所需积分亮度
        4.3.6 信号过程幺正性检验
    4.4 重Higgs玻色子共振峰的观测
        4.4.1 用W粒子质量约束的方法重建重Higgs质量
        4.4.2 用横质量的方法观测重Higgs质量
        4.4.3 比较与讨论
第5章 通过VH*联合产生过程探测带有dim6反常耦合的重Higgs玻色子
    5.1 探测过程的信号和背景
        5.1.1 信号和不可约背景
        5.1.2 可约背景
    5.2 相空间剪除条件的选取及其效率
        5.2.1 与轻子相关的剪除条件
        5.2.2 与喷注相关的剪除条件
        5.2.3 排除顶夸克的剪除条件
        5.2.4 角空间距离剪除条件
        5.2.5 信号-背景对比
        5.2.6 达到不同信号显著度所需积分亮度
        5.2.7 信号过程幺正性检验
    5.3 重Higgs玻色子共振峰的观测
        5.3.1 用两个胖喷注重建重Higgs共振峰
        5.3.2 用一个胖喷注和W质量约束方法重建重Higgs共振峰
        5.3.3 比较和讨论
    5.4 区分不同反常耦合参数的方法
        5.4.1 横动量分布
        5.4.2 角距离分布
第6章 通过tttt产生过程探测不与规范玻色子耦合的重Higgs玻色子
    6.1 信号过程和模拟参数的选择
    6.2 三轻子末态过程的探测
        6.2.1 信号及背景分析
        6.2.2 LHC上和Spp C上的过程模拟及探测效率
        6.2.3 用动力学变量拟合的方法测量Higgs质量
    6.3 两轻子末态过程的探测
        6.3.1 信号及背景分析
        6.3.2 Spp C上的过程模拟及喷注修剪算法的效果
        6.3.3 相空间剪切条件选择及其效率
        6.3.4 通过重建共振峰测量Higgs玻色子的质量
    6.4 小结
第7章 总结与展望
    7.1 中性重Higgs玻色子的探测方法在不同参数组合下敏感性的比较
    7.2 展望
参考文献
致谢
DW、O_DB、O_BW和O_Φ,1对电弱作用可观测量的影响">附录A O_DW、O_DB、O_BW和O_Φ,1对电弱作用可观测量的影响
+和p_T横质量的分布">附录B 弱作用规范玻色子散射中J、l⁺和p_T横质量的分布
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3162310