粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型自從被提出以來取得了巨大的成功。其理論預(yù)言大多數(shù)已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。2012年7月,歐洲核子研究中心(CERN)宣布發(fā)現(xiàn)了一個(gè)質(zhì)量約為125 GeV的新玻色子。種種實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這個(gè)新粒子就是物理學(xué)家?guī)资陙硪恢笨嗫鄬ふ业南８袼共Ｉ�。希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)補(bǔ)上了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的最后一塊拼圖,同時(shí)也揭開了粒子物理學(xué)研究的新篇章。精確測量希格斯玻色子的性質(zhì)并進(jìn)一步檢驗(yàn)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的正確性對于尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理至關(guān)重要。近年來,關(guān)于建造大型正負(fù)電子對撞機(jī)來精確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型的方案被提上了日程。比如大量產(chǎn)生希格斯玻色子的“希格斯工廠”以及大量產(chǎn)生B介子的“超級B工廠”SuperKEKB等等。相比于強(qiáng)子對撞機(jī),正負(fù)電子對撞機(jī)的實(shí)驗(yàn)背景更加干凈,并且新一代對撞機(jī)的亮度也將得到極大的提升。這些都有利于實(shí)驗(yàn)對標(biāo)準(zhǔn)模型的更精確檢驗(yàn)。同時(shí),高精度的實(shí)驗(yàn)測量也對理論計(jì)算提出了新的挑戰(zhàn)。本文主要圍繞未來正負(fù)電子對撞機(jī)上幾個(gè)重要的產(chǎn)生過程做了一些唯象學(xué)的計(jì)算和分析。本文第2章研究了希格斯與Z玻色子在未來正負(fù)電子對撞機(jī)上的伴隨產(chǎn)生過程e+e-→HZ。在已有計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上,我們計(jì)算了這個(gè)產(chǎn)生過程的雙圈電弱-QCD聯(lián)合修正。我們在文章中展示了這個(gè)雙圈修正的技術(shù)細(xì)節(jié),給出了在240 GeV和250 GeV的質(zhì)心能下HZ伴隨產(chǎn)生微分截面的角分布以及總散射截面的數(shù)值結(jié)果。此外,我們通過變化輸入?yún)?shù),對這些數(shù)值結(jié)果做了比較詳細(xì)的誤差分析。計(jì)算結(jié)果表明,雙圈的電弱-QCD聯(lián)合修正對e+e-→HZ過程的影響比較大。它對散射截面的修正能達(dá)到領(lǐng)頭階約1%的水平。由于未來正負(fù)電子對撞機(jī)可能會(huì)以更高的精度對這個(gè)過程進(jìn)行測量,因此這些高階修正必須被考慮進(jìn)未來理論與實(shí)驗(yàn)的對比中。本文的理論計(jì)算給實(shí)驗(yàn)提供了非常重要的參考。本文第3章討論了超級B工廠SuperKEKB上hc介子的單舉產(chǎn)生。我們發(fā)現(xiàn),hc介子在SuperKEKB上的單舉產(chǎn)生過程主要是由色八重態(tài)機(jī)制主導(dǎo)的,并且它的次領(lǐng)頭階修正也比較大:K因子約為1.8。色八重態(tài)次領(lǐng)頭階修正給出的hc介子的能譜在其端點(diǎn)上存在發(fā)散,這意味著固定階微擾展開在此處失效了。針對這些發(fā)散,我們利用軟-共線有效理論把這些發(fā)散重求和到了 NLL階。結(jié)合次領(lǐng)頭階微擾展開的結(jié)果,我們給出了超級B工廠上hc介子單舉產(chǎn)生可靠的能譜分布。本文第4章計(jì)算了希格斯玻色子到重夸克偶素的稀有衰變。主要包括希格斯玻色子到矢量介子(J/φ、γ)和Z玻色子以及到兩個(gè)贗標(biāo)量介子(ηc、ηb)的衰變。我們的數(shù)值結(jié)果表明,這些稀有衰變的分支比都比較小。比如,希格斯玻色子到矢量介子和Z玻色子的衰變分支比約為10-5～10-6;而希格斯玻色子到兩個(gè)贗標(biāo)量介子衰變的分支比更小,約為10-11～10-10。這些微小的分支比使得當(dāng)前甚至是未來探測這些稀有衰變都比較困難。未來正負(fù)電子對撞機(jī)將以很高的精度檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言,這或許有助于解決當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)模型所面臨的困境,甚至發(fā)現(xiàn)新物理的跡象。我們期待本文的理論計(jì)算能在不久的將來得到實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O572.214
【部分圖文】：

圖１．１邋ＬＨＣ與ＨＬ－ＬＨＣ的升級計(jì)劃

由于電子的質(zhì)量很小，除非必要？，我們將忽略電子的微小質(zhì)量。因此，在逡逑ＬＯ僅一個(gè)費(fèi)曼圖有貢獻(xiàn)，而單圈電弱修正的費(fèi)曼圖個(gè)數(shù)將增長到一百多個(gè)。在逡逑圖２．１的領(lǐng)頭階費(fèi)曼圖之后，我們列舉了一些典型的電弱修正費(fèi)曼圖。逡逑ＬＯ邐ＱＥＤ邋ｃｏｒｒ．逡逑Ｗ邐Ｚ邐Ｗ邐Ｚ逡逑？邐－邋－邋－邋－邋－邐？邐－邋－邋？邋－邋？邐■邋＾ＷＷ＾Ｖ邋－邋－邋－邋－邐＞逡逑Ｗ邋卜邋＋邐邐逡逑＜邐Ｉｗｗｖ＇邐＜邐Ｉｓ／ＷＷ＇邐—＾￣ｋＡＡ＾ＶＶＶＷＶＡ＊邐—＾￣￣逡逑ｅｅＨ邋ｖｅｒｔｅｘ邐Ｂｏｘ逡逑２，’邐ｓｊ邋ｋ邋ｚ逡逑Ｊ＾ＡＡｒ＼邐＞Ｗ＃ＡＡ＼逡逑ｅｅＺ邋ｖｅｒｔｅｘ邐ｓｅｌｆ－ｅｎｅｒｇｙ邐ＶＺＨ邋ｖｅｒｔｅｘ逡逑圖２．１邋ｅ＋ｅＴ邋４丑Ｚ過程的ＬＯ以及高階修正的費(fèi)曼ｍ。最后三個(gè)ｍ展示了邋ｅｅＺ頂角、逡逑ｆｔ能以及頂角。這些頂角或能ｍ可以按照微擾論逐級展開。逡逑本文中的所有費(fèi)曼囹郎是用程序包Ｊａｘｏｄｒａｗ邋｜６０丨繪制。逡逑在正負(fù)電子的質(zhì)心系，初態(tài)與末態(tài)粒子的動(dòng)量以及極化狀態(tài)的表示如下：逡逑ｅ＋他，邋－ａ）邋＋邋ｅ＿（Ａ：２，邋0０邋４邋丑（l枺澹冢ǎ校�，入）？辶x顯冢蹋�，茷c⑸湔穹義希停幔埃В劐澹藉澹澹玻紓歟蕖ǎ玻保埃╁義希櫻鰨茫麇澹渝濉澹停義掀渲�，＝邋￥是式K魍隊(duì)八惴�，４表是GＩ擁募噶�。它的三种极化辶x獻(xiàn)刺�，ｂ忓＝邋０和ｂ忓＝�

本文編號：2826930