本文關(guān)鍵詞： 標(biāo)準(zhǔn)模型 B介子稀有衰變 Majorana中微子 輕子數(shù)破壞 大型強子對撞機(LHC)　出處：《山東大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：研究同號或異號帶電輕子對產(chǎn)生過程對精確檢驗標(biāo)準(zhǔn)模型和探測超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理具有重要作用,本文通過研究B介子稀有衰變和pp反應(yīng)中的帶電輕子對產(chǎn)生過程來尋找新物理信號。味改變中性流引起的B介子稀有衰變對標(biāo)準(zhǔn)模型和超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理十分敏感,稀有半輕衰變B+→π+l+l-(l=e,μ,T)包含味改變中性流b→d過程,為了通過該過程檢驗標(biāo)準(zhǔn)模型、探測新物理,需要在標(biāo)準(zhǔn)模型中對其進行精確的研究,我們對B→7r形狀因子做了重新研究,進而在標(biāo)準(zhǔn)模型框架下給出了B+→π+l+l過程的衰變分支比,并與LHCb的實驗測量作了比較,結(jié)果表明新物理可能存在的參數(shù)空間不能被排除。中微子振蕩現(xiàn)象表明中微子具有非零質(zhì)量,是目前唯一超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理存在的直接證據(jù),因此研究中微子的質(zhì)量產(chǎn)生機制及其粒子性質(zhì)是一個十分重要的課題。Seesaw模型是一種比較自然的中微子質(zhì)量產(chǎn)生機制,我們在第(I)類seesaw模型下研究了Majorana中微子對B介子稀有衰變B+→ π+μ+μ和輕子數(shù)破壞稀有衰變B±→π±μ±μ±的貢獻。通過這種B介子的稀有衰變只能確認(rèn)質(zhì)量小于5 GeV的中微子的Majorana粒子性質(zhì),為了尋找更重的Majoran a中微子存在的信號,我們對LHC上的pp→μ±μ(?)(μ±)jj帶電輕子對產(chǎn)生過程做了系統(tǒng)研究。本文中完成的主要研究工作如下：·對LHCb實驗發(fā)現(xiàn)的B介子稀有半輕衰變B+→π+μ+μ過程做了系統(tǒng)的研究：首先,利用QCD光錐求和規(guī)則方法在2扭度次領(lǐng)頭級精度上計算了0≤q2≤ 12 GeM2區(qū)域上的B→π形狀因子f+B→π(q2)、f0B→π(q2_和fTB→π(q2),研究過程中采用了手征流關(guān)聯(lián)函數(shù),消除了目前尚不清楚的3扭度π介子光錐分布振幅對結(jié)果的影響,得到了更加穩(wěn)定的光錐求和規(guī)則結(jié)果；其次,為了減小將光錐求和規(guī)則形狀因子解析延拓到高q2區(qū)域所帶來的誤差,我們利用格點QCD方法與光錐求和規(guī)則方法的互補性以及形狀因子的解析性質(zhì),用Bourrely-Caprini-Lellouch參數(shù)化形式同時擬合光錐求和規(guī)則結(jié)果和高q2區(qū)域的格點QCD數(shù)據(jù),得到的整個q2區(qū)域的形狀因子行為與Ali, Parkhomenko和Rusov得到的結(jié)果相符；第三,利用整個q2區(qū)域上的形狀因子,在標(biāo)準(zhǔn)模型框架下研究了B+→π+l+l-(l=e,μ.丁)過程的衰變分支比、微分衰變分支比等可觀測量,其中B+→π+μ+μ-衰變道衰變分支比的標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言可以描述LHCb實驗的測量數(shù)據(jù),與其他理論結(jié)果在誤差范圍內(nèi)也是一致的,而在現(xiàn)有的實驗精度和理論誤差下,不能排除可能存在的新物理參數(shù)空間。·在第(I)類seesaw模型下,我們討論了Majorana中微子(mπ mN mB)對B介子稀有半輕衰變B+→ 7r+μ+μ-過程和輕子數(shù)破壞的B介子稀有衰變B±→~π(?)μ±μ±過程的貢獻,并通過B+→π+μ+μ-過程衰變分支比的三組標(biāo)準(zhǔn)模型理論預(yù)測結(jié)果和LHCb實驗測量值限制了seesaw模型的參數(shù)——Majorana中微子質(zhì)量mN和中微子混合矩陣元RμN,利用這些參數(shù)限制,進一步研究了輕子數(shù)破壞過程B±→π(?)μ±μ±的衰變分支比,得到了與LHCb獲得的衰變分支比上限基本-致的結(jié)果。盡管B介子輕子數(shù)破壞稀有衰變過程的衰變分支比很小,但隨著實驗精度的提高和數(shù)據(jù)的積累,這種重Majorana中微子存在的信號是有希望被觀測到的,研究中所得到的參數(shù)限制也可以用于其他輕子數(shù)破壞過程的尋找�！ぴ诘�(Ⅰ+Ⅱ)類seesa w模型下,通過系統(tǒng)分析各種理論預(yù)言和實驗測量結(jié)果對模型中重Majorana中微子的限制,我們詳細(xì)研究了在滿足現(xiàn)有條件的情況下,質(zhì)心能量為14和100 TeV的LHC上,兩個質(zhì)量幾乎簡并的重Majorana中微子所引起的異(同)號帶電輕子對產(chǎn)生過程pp→μ±μ(?)(μ±)jj的產(chǎn)生截面σ、電荷不對稱AC、極角分布下的CP不對稱ACPθP和方位角分布下的CP不對稱ACPφ,我們發(fā)現(xiàn)AC、ACPθ和ACPΦ對兩者中較輕的Majorana中微子質(zhì)量mN1的變化并不敏感,且ACPθ(Δφ)=ACPΦ(Δφ),其中△φ為中微子混合矩陣元RμN1和RμN2之間的CP相位差。在14 TeV質(zhì)心能量下,我們對pp→μ±μ(?)(μ±)jj過程做了初步的背景分析,研究結(jié)果表明加入限制條件后相應(yīng)的C和CP不對稱仍然是比較明顯的。另外,可以考慮在更高能量和積分亮度下對該過程做進一步信號和背景分析,以研究重Majorana中微子及其相關(guān)CP破壞的可觀測性。
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【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O572.2
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本文編號：1506249