本文關鍵詞：對撞機上的Higgs物理唯象研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Higgs場無論是在標準模型里還是新物理模型里都扮演著十分重要的角色,不僅可以通過Higgs機制為規(guī)范玻色子提供質量,也可以通過Yukawa耦合為物質費米子提供質量。雖然過去數(shù)十年里,大量實驗和理論研究均表明標準模型在描述低能電弱物理方面是成功的,但其與目前LHC的Higgs數(shù)據(jù)依然存在的微小差別及其自身的缺陷都預示著仍然可能會有新物理存在。所以,在新物理框架內繼續(xù)深入研究Higgs物理依然是當今粒子物理研究的前沿課題。本系列工作第一部分是關于γ-SUSY模型下的Higgs物理唯象學以及LHC上Higgs對產生過程研究。γ-SUSY模型是λ取值在1.0附近、tanβ取值通常小于10的次最小超對稱模型(NMSSM),是一種相對來說更為自然的超對稱理論。隨著Higgs數(shù)據(jù)的持續(xù)更新,ATLAS和CMS兩個實驗組的結果日趨接近,存活事例的)(2相比以前工作整體上都有大幅下降,對理論自然性的討論的重要作用日趨顯現(xiàn)。本文首先掃描了γ-SUSY的參數(shù)空間,并要求所得存活事例滿足各種理論和實驗限制(包括ATLAS和CMS在2014年夏天更新的Higgs數(shù)據(jù)),然后研究Higgs玻色子的性質。關于γ-SUSY的研究表明：·關于最輕的標量Higgs玻色子(h1),即類標準模型Higgs(h),有如下結論：2014年的Higgs數(shù)據(jù)依然允許h中含有較多的單態(tài)成分,最高可達25%,同時非標準模型的二重態(tài)成分被限制在1%以下；對于h與光子γ、規(guī)范玻色子Z以及頂夸克的相互作用,計算歸一化后的耦合系數(shù)Chγγ/SM、Chzz/SM和Ghtt/SM,它們偏離1的程度均被限制在15%以內(95%置信水平)。h的三線性自耦合強度相對于標準模型能夠被抬高10倍以上；考慮理論自然性后,所允許的抬高幅度有所降低。·關于次輕的標量Higgs玻色子(萬,2),有如下結論：理論的自然性要求并不傾向于mh2高至TeV量級。當mh2低于500GeV時,h2的組成成分基本接近于純單態(tài)或者純非標準模型二重態(tài)。對于單態(tài)成分為主的h2,質量可以最輕可達150GcV,但其與標準模型費米場的耦合非常弱,因此唯象研究意義不大。對于非標準模型二重態(tài)成分為主的h2,質量最輕可至200GeV；歸一化后的耦合系數(shù)Ch2tt/SM|≥0.2,最高值比1略�。粅cH2BB/SM|通常都比1大,最高值甚至可以到6。這說明當tanβ取值很小時,h2gg耦合可能會非常接近于標準模型的hgg耦合。h2不論是單態(tài)成分為主還是二重態(tài)成分為主,h2hh耦合都可能非常強,h2→hh可以成為h2的主要衰變方式�！τ贚HC上的Higgs成對產生過程pp→hh截面,主要存在三種抬高機制：標量頂夸克的圈圖修正,h2的共振效應(s-道)以及h的強自耦合效應。在這些機制的共同作用下,λ-SUSY模型里的Higgs對產生過程的截面相對于標準模型可以提高100倍以上。LHC再次運行之后,可能藉此效應來檢驗λ-SUSY模型。本系列工作第二部分關于在最小脹子模型(MDM)下的未來Higgs工廠(TLEP)上Zh聯(lián)合產生過程研究。MDM是在標準模型基礎上擴充一個單態(tài)標量dilaton場和一個類矢量頂夸克伴場。本文先將滿足各種理論和實驗限制的存活事例同LHC的Higgs數(shù)據(jù)進行比較。再針對1σ范圍內的事例,計算其在Higgs工廠(s(1/2)=240GeV)上的Zh聯(lián)合產生過程e+e-μZh的產生截面(包含圈圖修正),以及h隨之衰變到bb和γγ的產生信號。關于MDM的研究結果表明：·在重dilaton情況下,σ(e+e-μZh)相對標準模型預言值的偏離為-15%到85%,原因在于樹圖層次上hZZ耦合的改變以及Higgs自耦合作用引入的圈圖修正貢獻可能較大。Higgs工廠上的e+e-→Zh過程以及LHC((?)s=14TeV)上的pp→hh過程也能夠限制MDM的參數(shù)空間。如果要求σ(e+e-→Zh)相對于標準模型預言值偏離不超過1%,且σ(pp→hh)目對于標準模型預言值偏離不超過50%,MDM模型的tanθs就被限制在-0.1tanθs0.3范圍內,bb和γγ信號也將被分別限制在|Rbb|2%和|Rrr|7%范圍內,Higgs自耦合也被限制在Chhh/SM4.0范圍內�！ぴ谳pdilaton情況下,σ(e+e-→Zh)相對標準模型預言值偏離可達-7%,如果進一步要求其偏離不大于1%,則有0tanθs0.1以及-10%Rbb、Bγγ1%�！ご送膺�討論了MDM模型中t'粒子對Zh聯(lián)合產生過程e+e-→Zh截面的圈圖修正,并具體介紹了處理紫外發(fā)散的方法。結果顯示一個較大的sinθL可以有效增強t'修正貢獻。比如當sin θL=0.2時,t'修正相對于標準模型所預言截面的修正分別可以達到0.26%((Se+e)=250GeV)或2%((?)Se+e-=1000GeV)。因此,如果t'場真實存在,未來Higgs工廠可藉此效應來檢驗MDM模型的正確性。
【關鍵詞】：λ-SUSY Higgs pp→hh MDM e~+e~-→
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O572.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 Higgs玻色子11-12
• 1.2 論文選題和結構12-17
• 1.2.1 選題動機12-16
• 1.2.2 論文結構16-17
• 第二章 標準模型及其擴展17-37
• 2.1 標準模型17-21
• 2.1.1 標準模型的拉氏量與Higgs機制17-20
• 2.1.2 尋找新物理20-21
• 2.2 NMSSM模型21-31
• 2.2.1 NMSSM模型的超勢和軟破缺項23-25
• 2.2.2 NMSSM模型的Higgs場25-29
• 2.2.3 NMSSM模型的超粒子場29-31
• 2.3 MDM模型31-36
• 2.3.1 MDM模型的拉氏量和Higgs場32-33
• 2.3.2 MDM模型的頂夸克及其伴場33-34
• 2.3.3 MDM模型的Higgs場及Dilaton場耦合34-36
• 2.4 本章小結36-37
• 第三章 λ-SUSY模型Higgs物理及pp→hh過程研究37-59
• 3.1 物理的Higgs場質量本征態(tài)37-39
• 3.2 實驗限制及掃描策略39-41
• 3.3 理論自然性與Higgs數(shù)據(jù)對參數(shù)空間的限制41-43
• 3.4 最輕的標量Higgs玻色子43-47
• 3.4.1 h_1的構成成分44-45
• 3.4.2 h_1的耦合45-47
• 3.5 次輕的標量Higgs玻色子47-53
• 3.5.1 h_2的成分結構47-49
• 3.5.2 二重態(tài)成分為主的h_249-51
• 3.5.3 單態(tài)成分為主的h_251-53
• 3.6 Higgs對產生過程pp→hh53-57
• 3.6.1 標準模型Higgs對產生模式53-55
• 3.6.2 超對稱模型Higgs對產生抬高機制55-57
• 3.7 本章小結57-59
• 第四章 MDM模型e~+e~-→Zh過程研究59-77
• 4.1 實驗限制及掃描策略59-60
• 4.2 Zh聯(lián)合產生過程e~+e~-→Zh60-63
• 4.2.1 Zh聯(lián)合產生過程的圈圖修正61-62
• 4.2.2 新物理對σ(e~+e~-→Zh)貢獻62-63
• 4.3 重Dilaton唯象63-67
• 4.3.1 重Dilaton模型參數(shù)空間63-66
• 4.3.2 重Dilaton模型的bb和γγ信號66-67
• 4.4 輕Dilaton唯象67-70
• 4.4.1 輕Dilaton模型參數(shù)空間67-69
• 4.4.2 輕Dilaton模型的bb和γγ信號69-70
• 4.5 頂夸克及其伴場的修正貢獻70-75
• 4.5.1 ZZh頂角修正70-72
• 4.5.2 處理紫外發(fā)散72-73
• 4.5.3 修正貢獻73-75
• 4.6 本章小結75-77
• 第五章 總結與展望77-81
• 附錄A △_z、△_h以及χ~2計算方法81-93
• A.1 精細調節(jié)：△_z、△_h計算81-90
• A.1.1 △_z計算81-86
• A.1.2 △_h計算86-90
• A.2 Higgs數(shù)據(jù)：χ~2計算90-93
• 附錄B 常用的圈圖函數(shù)93-95
• B.1 標準函數(shù)93
• B.2 基本函數(shù)93
• B.3 遞推關系93-95
• 附錄C MDM圈圖修正涉及的耦合系數(shù)以及E_i和F_i函數(shù)95-99
• C.1 耦合系數(shù)95-96
• C.2 E_i和F_i函數(shù)96-99
• 參考文獻99-109
• 致謝109-111
• 攻讀學位期間完成的論文111-113

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳小林,張慶營;玻色子親態(tài)比系數(shù)的公式(Ⅰ)——三玻色子親態(tài)比系數(shù)的顯示式[J];湖南大學學報(自然科學版);1992年04期

2 張慶營，馮芒，王保林;玻色子表面相互作用與核譜（二）[J];湖南大學學報(自然科學版);1994年05期

3 張慶營，陳小林，馮芒，闕建中;三玻色子核的核譜研究[J];高能物理與核物理;1994年04期

4 張慶營，，馮芒，陳小林，方細明;玻色子親態(tài)比系數(shù)的公式（Ⅱ）─—四玻色子親態(tài)比系數(shù)的顯示式[J];湖南大學學報(自然科學版);1995年03期

5 劉明輝;祝成光;;W玻色子極化的蒙特卡羅研究[J];山東大學學報(理學版);2008年05期

6 楊國琛;羅遼復;陸W

本文編號：267435