【摘要】：粒子物理唯象學是高能粒子物理研究中必不可少的一部分,它是在理論研究和高能物理實驗之間的一座橋梁。粒子物理唯象學的任務就是對復雜的粒子物理理論進行數(shù)值計算與模擬,并將計算結果與高能物理實驗的結果相比較。通過比較各種細節(jié),我們才能知道建立和完善模型需要滿足哪些要求,或者某些特定模型取什么樣的參數(shù),參數(shù)設定在什么范圍。標準模型是當前最成功的粒子物理模型,但它也存在一些無法解釋的問題,比如不能提供暗物質(zhì)粒子,也面臨嚴重的精細調(diào)節(jié)問題。這些問題可以在超對稱模型下得到很好的解釋,所以對超對稱理論進行唯象研究非常有意義。本文對超對稱模型中最輕的neutralino粒子作為暗物質(zhì)粒子的兩種方案進行了唯象學研.究.,第一種是最小超對稱模型中以bino為主、質(zhì)量低于100GeV的neutralino作為暗物質(zhì)的方案,在掃描到足夠多的滿足各種現(xiàn)有實驗限制的樣本后,我們對樣本進行了 14TeV的LHC上的蒙卡模擬,我們發(fā)現(xiàn):· slepton質(zhì)量大于350GeV的樣本,它們的X01有兩種湮滅方式:1.mxo1≌mz/2,x01通過s道的Z玻色子湮滅,這些樣本的μ值小于470GeV,2.mxo1≌mh/2,x01通過s道的Higgs湮滅,這些樣本的μ值小于800GeV;· slepton質(zhì)量小于350GeV的樣本,暗物質(zhì)粒子x01與slepton粒子通過t道或者u道湮滅;·如果14TeV的LHC上沒有觀測到多輕子加ETmiss的信號,那么30 fb-1、100 fb-1 300 fbt-1積分亮度的LHC數(shù)據(jù)能將mx10的下限提高到42GeV、44GeV、55GeV;· 300 fb-1積分亮度的LHC上如果沒有發(fā)現(xiàn)多輕子加ETmiss信號,那么大多數(shù)μ(?)350GeV且μ與mx10差值較大的樣本會被排除,輕暗物質(zhì)方案的存活空間也會被限制到很小的區(qū)域內(nèi);·暗物質(zhì)直接探測實驗對輕暗物質(zhì)方案有很強的檢驗能力,我們掃描到的樣本幾乎都在LZ-7.2T的探測能力之內(nèi)。第二種方案是自然次最小超對稱提供暗物質(zhì)粒子,在掃描中我們要求兩種精細調(diào)節(jié)度△z和△h都不能大于50,并用蒙卡模擬對掃描到的樣本進行篩選,最后研究了 LUX-2016 數(shù)據(jù)對該方案的限制情況。我們發(fā)現(xiàn):·在嚴格的實驗限制下,次最小超對稱依然能保持其自然性,但未來更加嚴格的暗物質(zhì)直接探測實驗對次最小超對稱模型的自然性提出了挑戰(zhàn);·在暗物質(zhì)直接探測中,對自旋相關截面的限制與對自旋無關截面的限制形成互補,它們對自然次最小超對稱模型提供暗物質(zhì)方案的排除能力非常強,尤其是對以singlino或者higgsi.no為主的neutrali.no暗物質(zhì)粒子;·對自旋無關的暗物質(zhì)與核子散截面,通過調(diào)節(jié)其中各個貢獻使其相互抵消,次最小超對稱模型可以給出非常低的截面,但這種調(diào)節(jié)算是一種新的“精細調(diào)節(jié)”,影響模型的自然性;最后分析了粒子物理唯象學中在開發(fā)程序方面面臨的問題,介紹了以Python為框架的針對唯象學研究尤其是掃描工作的工具包ScanCraft:首先闡述了開發(fā)時的主要原則,然后給出了實現(xiàn)馬爾科夫鏈掃描和多線程隨機掃描這兩種掃描方法的案例。
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O572.2
【圖文】：

01平面上，見圖3.1，這兩張圖表明，以 Bino 場為主的 其質(zhì)量必須大于37GeV，且樣本主要集中在χ01 Z和χ01 h附近。此外，我們還發(fā)現(xiàn)被保留的樣本可以被分成三類：一類 滿足lGeV 的特點，這類樣本提供的暗物質(zhì)在宇宙早期的主要湮滅方式為通過一個 t 道或 u 道的 slepton 來湮滅；20

而紫色的點不能被 300 積分亮度的數(shù)據(jù)排除。細數(shù)據(jù)，這種方法給出的結果已經(jīng)十分有效。在圖3.2中我們展示了在 14TeV 的 LHC 上進行模擬結果：左圖χ01平面上的是對 chargino 與 neutralino 聯(lián)合產(chǎn)生過程進行模擬的結果，右圖χ01l平面上的是slepton 產(chǎn)生過程的模擬結果，兩圖上所有的點都滿足小節(jié)3.2，3.3中的限制和要求。用來恒量樣本是否被排除的顯著度是用 CLs 方法計算而來，式3.7和式3.8中的i值設定為i，信號和背景的總的相對系統(tǒng)誤差與 8TeV 的 LHC 上的取值相同。圖中淡黃色、橙色、紅色的點將會在 14TeV LHC 的積分亮度分別為 30 、100 、300 時在95% 的置信度上被排除，紫色點不能被 300 及以下的亮度排除。從圖3.2左邊的圖中可以看到一條 的分界線，對應 積分亮度的排除能力。隨著亮度增加

Z附近的樣本的 neutralino 無法衰變到在殼的 slepton。接下來我們同時考慮尋找 slepton 和尋找 electroweakino 的結果。在圖3.3中我們在χ01平面上再次畫出滿足小節(jié)3.2，3.3中要求和限制的樣本，左圖中展現(xiàn)出了 95%置信度的排除能力，右圖展現(xiàn)了 置信度的發(fā)現(xiàn)能力。用于衡量是否發(fā)現(xiàn)的顯著度是用 CLs 方法計算得出，但在這里，式3.7和式3.8中的i取i i。左圖顏色和圖3.2的設計相同，右圖中綠、淺藍、深藍三種顏色分別標記了能在 30 、100 、300數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn) 置信度的新粒子的樣本，黑色點對應的樣本不能被 300 以下亮度的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)。從這個圖 (圖3.3) 我們可以發(fā)現(xiàn)： 若未能發(fā)現(xiàn) 14TeV 的 LHC 上有多輕子加上missT的信號，30 、100 、300 數(shù)據(jù)會將χ01的下限提高到 42GeV、44GeV、55GeV； 如果在 14TeV 的 LHC 上仍不能發(fā)現(xiàn)多輕子加上missT信號

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1 曹運耕;唯象思維與中國文化片論[J];華夏文化;1997年04期

2 顧保群;唯象診斷的科學基礎[J];江蘇中醫(yī);1994年02期

3 朱昌智;《周易》與唯象中醫(yī)學[J];國醫(yī)論壇;1989年04期

4 張瑞v

本文編號：2793896