LHC上荷電top-pion產(chǎn)生過程的研究.pdf

1、粒子物理的標準模型(SM)自被建立以來，在極高的精度下與大量的實驗觀測符合得很好，被證明是很成功的理論：然而SM預言的Higgs粒子尚未被確認，同時基本標量場的理論本身也存在諸如規(guī)范層級等問題，并且基本標量場模型不能為電弱對稱性破缺(EWSB)提供動力學機制。多方面的分析認為存在新物理。另一方面，人工色(TC)相互作用理論可以提供一種關于電弱對稱性破缺(EWSB)的動力學方案；頂色(TopC)相互作用理論可以解釋頂(top)夸克的大質量

2、問題；頂色輔助的人工色(TC2)模型是將TopC與TC結合起來構造的一種TC理論，其預言之一是存在贗標三重態(tài)粒子П±0t(top-pion)，這是超出標準模型的新物理信號。
　　大型強子對撞機(LHC)的建造目的之一是尋找SM中預言的Higgs粒子和超出標準模型的新物理，并且大量的理論都認為在LHC上將發(fā)現(xiàn)新物理。ATLAS和CMS是LHC的兩大通用型探測器。精密的探測器硬件系統(tǒng)和優(yōu)秀的數(shù)據(jù)處理方案，是有效進行數(shù)據(jù)獲取和分析的基本

3、前提。其中，事例判選方案必須結合信號和背景特點來制定。在數(shù)據(jù)處理中，LHC上噴注(jet)的參數(shù)測量是最復雜的問題之一。
　　部分子分布函數(shù)(PDF)是對LHC和其他強子對撞機上的物理進行理論計算和實驗數(shù)據(jù)分析的核心輸入?yún)?shù)之一，目前它的數(shù)值是利用硬散射過程的實驗數(shù)據(jù)在微擾QCD的框架下按一定的參數(shù)化方案進行擬合得到。其中的重夸克分布函數(shù)與膠子的共線劈裂效應密切相關。
　　本文從研究П±tcb的產(chǎn)生入手，較系統(tǒng)地研究了П-t

4、在Tevatron和LHC上的產(chǎn)生和探測(П-t的質量范圍取為100-600GeV)，即分析了四個方案：
　　(1)利用單П-t產(chǎn)生的總截面統(tǒng)計П-t產(chǎn)生的總事例數(shù)，其意義只在考慮П-t的輕子信號時體現(xiàn)出來，因為強子的噴注信號背景太大。截面依賴于П-t的質量，在LHC上范圍為幾個到幾千個pb，且末態(tài)不含t夸克過程的貢獻大于末態(tài)含t夸克過程的貢獻。
　　(2)通過cb→П-t→c/t+b過程。此方案下，末態(tài)的2jet橫向動量之

5、和為0且SM背景較小，截面量級在Tevatron上總截面10-3～103fb，事例數(shù)較少，無法探測：在LHC上，在末態(tài)粒子為pT≥20GeV，｜η｜≤25的截斷下，102～105fb，事例數(shù)較多。
　　(3)通過П-t+x(x=t，c，b，g)過程。雖然在末態(tài)粒子為pT≥20GeV，｜η｜<2.5的截斷下，該過程在LHC上的截面仍可達幾個到幾千個pb，但是對于此類事例的標記是很難做到的，因此有待更深入的研究。Tevatron上的截

6、面范圍在10-5～10pb，不易探測。
　　(4)通過П-t+x+x(x=t，c，b，g)過程，其信號是4jet。在Tevatron上，П±tcb的產(chǎn)生主要通過初態(tài)為膠子的過程，而П±ttb則主要通過初態(tài)為夸克的過程：在LHC上，均主要通過初態(tài)為膠子的過程：雖然П±tcb的截面大于П±ttb，但是在探測器的響應閾值內，П±ttb的事例數(shù)多于П±tcb。計算表明，在所有參數(shù)區(qū)間內存在關系σ(PP→П-t+x+x+X)>σ(PP→П-

7、t+x+X)>σ(pp→П-t+X)。探測上存在兩種可能的情況：(a)探測到4jet--如果可以確定其中的qq不是成對產(chǎn)生的，那么此事例可以作為一個候選的4jet事例：(b)探測到3jet(+EmissT)--在截斷條件PT(c/t，b)≥80GeV，PT(П-t)≥160GeV，｜η(c，t，b，П-t)｜≤2.5下，此時可確保有3個jet被同時探測到，并且背景相對較干凈，П±tcb和П±ttb的產(chǎn)生截面可分別達到幾十到幾千個fb的量