LHC上頂夸克對(duì)伴隨Z0-h0產(chǎn)生過(guò)程中的超對(duì)稱(chēng)QCD及CP破壞效應(yīng).pdf

1、粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型(SM)雖然得到了廣泛的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，但它自身的不足使得人們相信標(biāo)準(zhǔn)模型之外有可能存在新物理。最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型(MSSM)是標(biāo)準(zhǔn)模型的眾多擴(kuò)展模型中最為流行的一個(gè)，它解決了標(biāo)準(zhǔn)模型中的精細(xì)調(diào)節(jié)和規(guī)范耦合常數(shù)統(tǒng)一等問(wèn)題，同時(shí)在宇稱(chēng)守恒的MSSM中，最輕的超對(duì)稱(chēng)粒子(LSP)能夠自然地成為暗物質(zhì)候選者。然而到目前為止還沒(méi)有明確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)超對(duì)稱(chēng)粒子的存在，因此在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)上對(duì)超對(duì)稱(chēng)粒子的間接效應(yīng)和直接產(chǎn)生研究就

2、顯得很重要。
　　 在本論文中，我們首先對(duì)LHC上頂夸克對(duì)與規(guī)范玻色子Z0伴隨產(chǎn)生過(guò)程中的超對(duì)稱(chēng)QCD(SUSY QCD)效應(yīng)作了精確研究。頂夸克作為標(biāo)準(zhǔn)模型中最重的費(fèi)米子，它在理解電弱對(duì)稱(chēng)性破缺機(jī)制和尋找新物理方面發(fā)揮著重要的作用。
　　 由于LHC 將會(huì)有大量的頂夸克事例產(chǎn)生，而超對(duì)稱(chēng)伴隨子也將會(huì)通過(guò)圈圖間接影響tˉtZ0的產(chǎn)生性質(zhì)，因此對(duì)tˉtZ0 聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程的精確研究為人們直接檢驗(yàn)頂夸克和中性規(guī)范玻色子Z0的電

3、弱規(guī)范耦合以及尋找超對(duì)稱(chēng)信號(hào)提供了良好的機(jī)會(huì)。我們的研究結(jié)果表明，完整的SUSY QCD 單圈修正降低了樹(shù)圖截面對(duì)能標(biāo)(μ=μR=μF)的依賴(lài)性；由超對(duì)稱(chēng)粒子的效應(yīng)引起的負(fù)的貢獻(xiàn)也降低了標(biāo)準(zhǔn)模型過(guò)程中的產(chǎn)生截面；同時(shí)該過(guò)程中g(shù)luino 圈的共振效應(yīng)也導(dǎo)致末態(tài)粒子的橫動(dòng)量分布以及tˉt的不變質(zhì)量分布發(fā)生了變化，例如：在90 GeV＜ptT＜120GeV或者120 GeV＜pzT＜150GeV 時(shí)，由超對(duì)稱(chēng)粒子的效應(yīng)引起的負(fù)貢獻(xiàn)能夠超過(guò)8

4、％。隨著實(shí)驗(yàn)精度的不斷提高，這種效應(yīng)有可能在LHC上被觀測(cè)到。標(biāo)準(zhǔn)模型中CKM 矩陣是CP 破壞的唯一來(lái)源，但由此引起的CP 破壞效應(yīng)是很小的。
　　 在最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型中可以存在復(fù)的超對(duì)稱(chēng)參數(shù)形成新的CP 破壞源，從而有可能使與頂夸克相關(guān)的CP 破壞效應(yīng)在LHC上被探測(cè)到，因此在與頂夸克相關(guān)的物理過(guò)程中觀測(cè)到的CP 破壞效應(yīng)都可能暗示著新物理的存在。鑒于此，我們進(jìn)一步研究了LHC上tˉtZ0 聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程在復(fù)參數(shù)的最小超對(duì)稱(chēng)

5、標(biāo)準(zhǔn)模型(cMSSM)中的CP 破壞效應(yīng)，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)CP 為奇的可觀測(cè)量A 來(lái)反映該過(guò)程中的CP 不對(duì)稱(chēng)性，該可觀測(cè)量的構(gòu)造解決了在全同粒子的對(duì)撞機(jī)上束流方向選為坐標(biāo)z軸時(shí)無(wú)法確定z軸方向的困難。結(jié)果顯示：在目前實(shí)驗(yàn)允許的參數(shù)空間內(nèi)，CP 破壞量最大可以達(dá)到2.17×10?3，這在高亮度運(yùn)行的LHC上是有可能被探測(cè)到的。
　　 頂夸克與希格斯粒子之間存在較大的Yukawa 相互作用，這就使得頂夸克對(duì)與h0的伴隨產(chǎn)生過(guò)程成為L(zhǎng)

6、HC上檢驗(yàn)希格斯機(jī)制、同時(shí)也是尋找希格斯粒子的重要過(guò)程之一。在本論文中，我們還詳細(xì)研究了SUSY QCD 粒子在圈圖層次上對(duì)pp → tˉth0 過(guò)程的貢獻(xiàn)，并進(jìn)一步研究了該過(guò)程中的CP 破壞效應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容包括：最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型中對(duì)總截面和末態(tài)粒子橫動(dòng)量等分布的單圈SUSY QCD 修正以及cMSSM中的CP 破壞效應(yīng)，我們?cè)贑P 守恒和CP 破壞兩種情況下進(jìn)行討論。我們的結(jié)果顯示：在CP 守恒情況下，由超對(duì)稱(chēng)粒子的圈圖效應(yīng)引起的

7、貢獻(xiàn)可以達(dá)到樹(shù)圖截面的?14.86％；在CP 破壞情況下，相應(yīng)的貢獻(xiàn)為樹(shù)圖截面的?9.18％。在CP 守恒和CP 破壞兩種情況下，完整的SUSYQCD 修正都降低了樹(shù)圖貢獻(xiàn)對(duì)能標(biāo)的依賴(lài)性；而末態(tài)頂夸克與反頂夸克的角度分布顯示：兩者傾向于沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，其中更傾向于沿著相同方向運(yùn)動(dòng)。
　　 最后我們同樣采用CP 為奇的可觀測(cè)量A 來(lái)描述該過(guò)程中的CP 破壞程度，在已有的實(shí)驗(yàn)參數(shù)限制下，CP 破壞效應(yīng)最大為2.83×10?3。隨

8、著LHC 亮度的不斷提高，該過(guò)程中的SUSY QCD 效應(yīng)以及CP 破壞效應(yīng)都將有可能被實(shí)驗(yàn)探測(cè)到。
　　 本論文組織如下：我們?cè)诘谝徽轮袑?duì)標(biāo)準(zhǔn)模型理論及其不足做了簡(jiǎn)單介紹；
　　 第二章簡(jiǎn)單介紹了最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型，并對(duì)cMSSM中的CP 破壞機(jī)制做了介紹；在第三章和第四章中，我們分別詳細(xì)分析了cMSSM 下pp → tˉtZ0/h0 產(chǎn)生過(guò)程中的SUSY QCD 效應(yīng)以及相應(yīng)的CP 破壞效應(yīng)；最后我們對(duì)本論文中的內(nèi)容

9、進(jìn)行了總結(jié)。
　　 本論文的創(chuàng)新之處：
　　 ? 我們對(duì)pp → tˉtZ0 過(guò)程首次進(jìn)行了SUSY QCD 修正的精確計(jì)算。計(jì)算中不僅包括了通常的實(shí)參數(shù)下SUSY QCD 修正，還在計(jì)算過(guò)程中引入復(fù)超對(duì)稱(chēng)參數(shù)，并研究了這些參數(shù)對(duì)該過(guò)程的影響。同時(shí)我們也將這種復(fù)超對(duì)稱(chēng)參數(shù)首次運(yùn)用到pp → tˉth0 過(guò)程中。文章中對(duì)超對(duì)稱(chēng)粒子貢獻(xiàn)的詳細(xì)分析和精確計(jì)算為理解LHC上tˉtZ0/h0 聯(lián)合產(chǎn)生過(guò)程中的超對(duì)稱(chēng)效應(yīng)提供了重要的

10、信息。
　　 ? 構(gòu)造了一個(gè)CP 為奇的可觀測(cè)量A ，這個(gè)可觀測(cè)量適用于LHC上末態(tài)為f ˉ fX0的過(guò)程，它解決了在全同粒子的對(duì)撞機(jī)上束流方向選為坐標(biāo)z軸時(shí)無(wú)法確定z軸方向的困難。我們利用這個(gè)可觀測(cè)量來(lái)體現(xiàn)pp → tˉtZ0/h0過(guò)程在復(fù)參數(shù)的最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型(cMSSM)中的CP 破壞效應(yīng)。我們的結(jié)果表明，這個(gè)CP 為奇的可觀測(cè)量對(duì)兩個(gè)過(guò)程中的CP 破壞效應(yīng)比較敏感。當(dāng)LHC 運(yùn)行亮度足夠高時(shí)，這兩個(gè)過(guò)程中的CP 破壞效