【摘要】：量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)是描述夸克以及膠子間相互作用的基本理論,對(duì)它的研究是當(dāng)前高能物理的一個(gè)重要任務(wù)。重夸克偶素物理為研究QCD在微擾和非微擾物理兩方面提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。大約20多年前,第一次被提出用于描述重夸克偶素產(chǎn)生和衰變過程,作為一個(gè)嚴(yán)格的理論方法,非相對(duì)論QCD(NRQCD)被廣泛應(yīng)用于重夸克偶素物理實(shí)驗(yàn)和理論方面的研究。如今,人們認(rèn)為NRQCD是描述重夸克偶素物理最有前途的理論。盡管如此,該理論也遇到了很多挑戰(zhàn),對(duì)它的檢驗(yàn)是近30年來粒子物理領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。為了檢驗(yàn)NRQCD理論,研究盡可能多的重夸克偶素的產(chǎn)生和衰變過程是一個(gè)重要的途徑。歐洲CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)是一臺(tái)設(shè)計(jì)質(zhì)心對(duì)撞能量為14 TeV的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī),現(xiàn)在它的運(yùn)行能量為13 TeV,LHC為我們研究重夸克偶素物理提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在LHC上重夸克偶素伴隨規(guī)范玻色子的產(chǎn)生對(duì)研究NRQCD的實(shí)驗(yàn)非常重要,且由于其末態(tài)可以通過光子和純輕子來進(jìn)行探測(cè),因此,本文對(duì)LHC上重夸克偶素伴隨規(guī)范玻色子產(chǎn)生過程進(jìn)行了探討。重點(diǎn)研究了 LHC上重夸克偶素hc(hb)伴隨光子產(chǎn)生和top夸克衰變到J/ΨW+b產(chǎn)生對(duì)NRQCD進(jìn)行研究,我們的計(jì)算表明:(1)對(duì)于LHC上重夸克偶素hc(hb)伴隨光子產(chǎn)生過程,我們應(yīng)用NRQCD理論,給出該過程的總截面以及pT分布微分截面。從我們的計(jì)算結(jié)果中可以看到,占主導(dǎo)貢獻(xiàn)的為n=1p11態(tài)的貢獻(xiàn),色八重態(tài)(CO)的貢獻(xiàn)受到很大壓低。在合理的參數(shù)空間內(nèi)pp → hc+γ過程的總截面可以達(dá)到8 × 104 pb,pp → hb + γ過程的總截面可以達(dá)到1.5×106 pb,由于LHC的亮度相對(duì)較高,在LHC上該過程有可能被探測(cè)到,如果該過程能夠在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行詳細(xì)研究,其將可以為我們研究NRQCD提供一個(gè)重要而有意義的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。(2)對(duì)于LHC上top夸克衰變到J/Ψ W+b產(chǎn)生過程,我們計(jì)算了次領(lǐng)頭階(NLO)QCD修正。我們的結(jié)果表明,通過NLOQCD修正,t → JΨ+W++b過程的衰變寬度相對(duì)于領(lǐng)頭階(LO)衰變寬度顯著增強(qiáng)。在LHC上這個(gè)過程有很大被發(fā)現(xiàn)的潛力。它提供了一個(gè)有意義的信號(hào),使得我們能在LHC上通過top夸克衰變來研究重夸克偶素與W規(guī)范玻色子伴隨產(chǎn)生,如果top夸克衰變到J/ΨW+b伴隨產(chǎn)生能被觀測(cè)到,它對(duì)研究NRQCD將是非常有意義的。通過我們的研究,我們發(fā)現(xiàn)pp →hQ+γ和t→J/Ψ+W++b兩個(gè)過程在LHC上有很大的可能被探測(cè)到,如果人們能在LHC上觀測(cè)到這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)道,并對(duì)它們進(jìn)行詳細(xì)研究,那么這兩個(gè)過程將為我們研究NRQCD提供一個(gè)非常有意義的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。我們工作的創(chuàng)新之處有如下幾點(diǎn):(1)我們首次對(duì)LHC上高激發(fā)態(tài)重夸克偶素hQ伴隨光子進(jìn)行了研究,給出了總截面和橫動(dòng)量分布,我們預(yù)言該產(chǎn)生道在LHC上有可能被發(fā)現(xiàn),對(duì)該道的詳細(xì)研究可以為我們提供重夸克偶素產(chǎn)生機(jī)制的重要信息。(2)我們首次對(duì)LHC上t→J/Ψ+W++b過程進(jìn)行了 NLO的計(jì)算。我們給出了該過程的NLO QCD衰變截面,并對(duì)該過程各種理論結(jié)果誤差來源進(jìn)行分析,這為未來在實(shí)驗(yàn)上研究t → J/Ψ+W+ + b過程給出了精確的理論支持。
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O572.243

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本文編號(hào)：2609608