本文關鍵詞：高能對撞機上最小Higgs模型信號的精確研究

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【摘要】：2012年7月,大型強子對撞機(LHC)取得了重大成果:實驗組ATLAS和CMS同時發(fā)現質量約為125GeV的玻色子。目前的分析表明該玻色子與標準模型(SM)所預言的Higgs玻色子的性質基本相符。這意味著標準模型所預言的最后一個粒子被證實存在:這是粒子物理學的又一里程碑式的勝利。然而,我們對于電弱對稱性破缺的認識仍然很有限,125GeV Higgs玻色子的發(fā)現只是我們認識電弱對稱性破缺機制過程中所踏出的第一步,對該玻色子性質的深入認識仍需要大量的研究工作。同時,由于標準模型中Higgs質量平方發(fā)散等問題的困擾,TeV能標上超出標準模型的新物理是否存在也仍是一個開放性的課題。在諸多旨在解決等級差問題所構造的模型中,最小Higgs模型受到了廣泛的關注。T宇稱守恒的最小Higgs模型(LHT)中,通過引入標準模型費米子和規(guī)范玻色子的伴隨粒子來緩解Higgs粒子質量平方發(fā)散效應;這些新粒子是LHT的核心部分,對這些新粒子的尋找也將為LHT模型的正確性提供直接線索。在LHT中,重規(guī)范玻色子ZHZH產生過程及后續(xù)衰變ZH→AHh提供了一個有意思的雙Higgs產生道;同時,研究雙Higgs產生過程是探索Higgs的自耦合性質以及尋找與Higgs耦合重粒子的很有價值的途徑,對該產生過程的研究是目前粒子物理的前沿課題之一。以此為契機,我們對LHC上產生過程pp→ZHZH + X做了NLO QCD計算,并研究了經衰變后的過程pp→ZHZH→AHAHhh→AHAHbbbb+X末態(tài)產物運動學分布。數值結果表明NLO QCD修正對于總截面和運動學分布都有顯著的影響。我們還為末態(tài)衰變產物做了本底分析,結果表明通過適當的運動學截斷可以有效壓低本底。在LHC上,WHZH伴隨產生的截面是LHT重規(guī)范玻色子對產生中最大的,從而是研究重規(guī)范玻色子對產生最重要的過程;通過對該過程總截面以及衰變后過程pp→WHZH→WhAHAH→μvμhAHAH+ X末態(tài)產物運動學分布的研究,我們發(fā)現NLO QCD帶來的修正是可觀的。我們在CLIC上對γγ→q-q-+X過程在NLO QCD精度上展開研究,對總截面和末態(tài)產物運動學分布的分析表明,NLO QCD效應十分顯著;同標準模型本底的對比表明,取合適的運動學截斷可以有效壓低本底。HZ伴隨產生過程是大型強子對撞機上最重要的Higgs產生道之一,該過程是直接研究HZZ耦合性質的產生道。作為間接尋找最小Higgs模型(LHM)的途徑之一,本論文中我們對HZ伴隨產生過程,應用重求和技術在QCD的NLO+NLL階上展開研究,并在QCD NLO修正中進一步考慮了gg聚合效應的貢獻。我們首先觀察了該產生過程的總截面對重整化能標和因子化能標的依賴性.結果表明,相比QCD NLO修正后和領頭階的總截面,QCD NLO+NLL階修正后的總截面對能標的依賴性有了明顯改善。我們就末態(tài)HZ的橫動量和不變質量分布對于重整化/因子化能標的依賴性也做了分析,結果表明QCD NLO+NLL修正后的橫動量和不變質量分布對于標度的依賴性是最小的。我們還給出了 LHM和SM在總截面和橫動量分布中的偏差,結果表明,相比QCDNLO修正,在QCD NLO+NLL階修正后,兩個模型間的偏差有一定程度的減小。我們工作中的創(chuàng)新之處為如下幾點:首次對LHC上重規(guī)范玻色子產生過程ZHZH/WHZH和CLIC上q-q-產生過程做了 NLO QCD修正后的現象學分析,并給出了總截面和末態(tài)衰變產物的運動學分布。這些分析對于在高能對撞機上尋找新粒子有重要的指導意義。首次對LHC上的HZ伴隨產生過程中最小Higgs模型效應采用重求和技術進行了研究。我們在QCD NLO+NLL的精度上給出了該過程的總截面以及末態(tài)產物HZ的橫動量和不變質量分布。此項研究對于在強子對撞機上通過HZ伴隨產生過程尋找新物理提供了重要的理論依據。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O572.214

【參考文獻】

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1 A.B.Mahfoudh;郭磊;劉文;馬文淦;張仁友;張文娟;;Precision Calculations for the T-Odd Quark Pair Production at the CLIC e~+e~- Linear Collider[J];Communications in Theoretical Physics;2014年12期

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本文編號：1299421