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具有T宇称的最小黑格斯模型和左右双黑格斯模型的唯象研究

作　者: 张艳菊
导　师: 鲁公儒；王学雷
学　校: 河南师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 具有T宇称的最小Higgs模型 左右双Higgs模型 产生截面 相对修正
分类号: O572.2
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


过去几十年标准模型理论预言和实验的吻合说明粒子物理标准模型是一个描述电弱相互作用的正确理论,但是我们仍然有理由相信标准模型只能是一个低能有效理论。而在更高的能标(大约TeV)一定会有新物理出现。在众多的新物理模型中,小Higgs理论和twin Higgs理论是重要的候选者,它们解决了标准模型中的不自然性等问题。具有T宇称的最小Higgs(LHT)模型和左右双Higgs(LRTH)模型是近年来被广泛关注的两个Higgs模型,它们避免了精细调节且为宇宙中的暗物质提供一个自然的候选者。基于已经运行的大型强子对撞机LHC和计划中的国际直线对撞机ILC这两个超高能对撞机的运行环境,结合一些具体的物理过程,本论文致力于具有T宇称的最小Higgs模型和左右双Higgs模型中的新物理粒子对物理测量可能存在的一些效应,研究内容包括以下方面：首先,我们在LHC上研究了具有T宇称的最小Higgs模型对味改变top夸克产生过程pp→tc和pp→tV(V=γ,Z,g)的贡献,并对这些过程的截面在不同的新物理模型下进行了比较,探讨通过这些过程发现LHT模型存在迹象的可能性。研究发现在模型允许的最大参数范围内,过程pp→tc和pp→tg在LHT模型下的截面预言值有可能达到LHC的探测水平。如在LHC上能探测到这些味改变过程所产生的信号,这无疑是新物理存在的明显迹象。对截面的进一步精确测量,能够为人们了解LHT模型中的自由参数,尤其是镜像夸克质量,提供有用的信息。其次,在ILC上研究了具有T宇称的最小Higgs模型中top-charm联合产生过程,并对它们的产生截面进行了比较,数值结果表明,三个过程的截面都随镜像夸克质量的增大而迅速增大。在模型允许的最大参数范围内,过程γγ→tc和e-γ→e-tc的截面或许可以达到ILC的探测水平。如果这些过程被探测到了,就会得到味改变耦合的一些信息,以便将LHT模型从其他新物理模型中区分出来；如果这些过程没有被探测到,我们可以给出镜像夸克质量的上限。另一方面,我们也对不同的新物理模型下的这几个过程进行了对比,产生截面大小的不同将有助于我们区分不同的新物理模型。另外,Higgs粒子的研究是当今粒子物理学最重要的课题之一。LHC的一个重要历史使命就是寻找黑格斯粒子。在LHC上,Higgs玻色子分别与Z或W玻色子联合产生的过程qq’→Z(W)H是探索标准模型质量约为120 GeV Higgs粒子的最佳过程。我们计算了LRTH模型对这两个过程产生截面的相对修正,我们发现在LRTH下合理的参数范围内,LRTH模型对这两个过程可以有足够大的贡献,有可能达到LHC实验的探测范围。这些间接的物理信号对模型中的参数能提供有价值的信息,使人们能够进一步对模型进行鉴别。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 引言  9-13
第二章 具有T宇称的最小Higgs模型  13-31
  2.1 小Higgs模型的基本思想  13
  2.2 最小Higgs模型  13-21
    2.2.1 SU(5)/SO(5)的非线性σ模型  14-15
    2.2.2 规范相互作用  15-18
    2.2.3 Yukawa相互作用  18-21
  2.3 具有T宇称的最小Higgs模型  21-31
    2.3.1 标量场粒子  22-23
    2.3.2 规范玻色子  23-24
    2.3.3 费米子  24-26
    2.3.4 Yukawa耦合  26-28
    2.3.5 镜像弱混合  28-31
第三章 左右双黑格斯模型  31-47
  3.1 左右双黑格斯模型  31-41
    3.1.1 非线性σ模型中的Higgs场  32-34
    3.1.2 规范部分  34-37
    3.1.3 费米子部分  37-40
    3.1.4 单圈Higgs势  40
    3.1.5 μ项  40-41
  3.2 LRTH模型中的twin Higgs机制  41-43
  3.3 质量谱  43-47
第四章 LHT模型下味改变top夸克产生过程的研究  47-63
  4.1 绪论  47-48
  4.2 LHT模型对味改变耦合顶角tcV(V=γ,Z,g)的单圈贡献  48-49
  4.3 LHC上单圈水平味改变top夸克产生过程截面的计算  49-52
    4.3.1 LHC上LHT模型下top-charm的联合产生  49-50
    4.3.2 LHC上LHT模型下tV(V=γ,Z,g)的产生  50-52
  4.4 ILC上LHT模型下top-charm联合产生过程截面的计算  52-56
  4.5 数值结果  56-60
  4.6 讨论  60-62
    4.6.1 LHC上探测味改变tc和tV产生过程的能力  60-61
    4.6.2 ILC上探测top-charm联合产生的能力  61-62
  4.7 总结  62-63
第五章 LHC上LRTH模型下ZH联合产生和WH联合产生的研究  63-69
  5.1 研究ZH联合产生和WH联合产生的意义  63
  5.2 大型强子对撞机上qq'→Z(W)H产生截面的计算  63-65
    5.2.1 LRTH模型下qq'→Z(W)H不变振幅的计算  63-65
    5.2.2 qq'→Z(W)H过程产生截面的计算  65
  5.3 qq'→z(W)H产生截面的数值结果与讨论  65-69
    5.3.1 联合产生截面的数值结果分析  65-68
    5.3.2 结论与总结  68-69
第六章 总结与展望  69-71
附录A 有效顶角Γ_(tcV)~μ及标准函数  71-77
  A.1 LHT模型下有效顶角Γ_(tcγ)~μ,Γ_(tcZ)~μ,Γ_(tcg)~μ的具体表达式  71-75
  A.2 标准函数的定义  75-77
参考文献  77-83
攻读博士学位期间发表的论文  83-85
致谢  85-87

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 原子核物理学、高能物理学 > 高能物理学 > 粒子物理学
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