頂夸克伙伴T在高能對撞機(jī)上的可能物理信號.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)模型(SM)已經(jīng)取得了巨大的成功,它是目前粒子學(xué)界公認(rèn)的最好的理論。然而SM仍存在著許多自身難以解決的問題,如自由參數(shù)太多、平庸性、不自然性問題等,因此它被認(rèn)為是一種低能有效理論。所以,人們普遍認(rèn)為在SM之外應(yīng)該有新物理理論的存在。左右Twin Higgs(LRTH)模型就是2006年被提出來的新物理模型,它很好的實現(xiàn)了Twin Higgs機(jī)制,從而解決了小等級問題。在LRTH模型中,除SM中的粒子外,還預(yù)言了新的粒子,質(zhì)量在TeV

2、量級的頂夸克伙伴T就是其中之一。本文主要討論了頂夸克伙伴T在高能對撞機(jī)上的可能物理信號,為將來在高能對撞機(jī)實驗中探測頂夸克伙伴T存在的物理跡象提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。首先,我們研究LRTH模型預(yù)言的頂夸克伙伴T與頂夸克在國際高能直線對撞機(jī)(ILC)上的聯(lián)合產(chǎn)生。計算結(jié)果表明,LRTH模型預(yù)言的頂夸克伙伴T與頂夸克的聯(lián)合產(chǎn)生截面很小,所以不能在未來ILC實驗中被探測到。其次,我們計算了LRTH模型預(yù)言的頂夸克伙伴T由過程ep→e(b)+X→v

3、e(T)+X在未來直線-環(huán)形ep對撞機(jī)(THERA)上的單產(chǎn)生截面。由數(shù)值結(jié)果我們可以看出,當(dāng)100 GeV≤ M≤300GeV和500 GeV≤f≤1000 GeV時,頂夸克伙伴T的產(chǎn)生截面范圍為72.7 fb～0.1fb,因此在THERA上探測LRTH模型預(yù)言的頂夸克伙伴T是有可能的。最后,我們研究LRTH模型預(yù)言的頂夸克伙伴T與頂夸克由子過程gg～t(T)→(t)T和q(q)→t(T)→(t)T(q=u、c、d、s和b)在大型強(qiáng)子

4、對撞機(jī)(LHC)上的聯(lián)合產(chǎn)生。從數(shù)值結(jié)果中可以看出,在質(zhì)心能量為√S=14 TeV的LHC上年積分亮度為￡int=100 fb-1時,取100 GeV≤M≤300 GeV和500 GeV≤f≤1500GeV時,頂夸克伙伴T與頂夸克聯(lián)合產(chǎn)生的總截面為177.6 fb～0.013fb,這樣每年將有幾個甚至高達(dá)幾千個t(T)+(t)T的事例產(chǎn)生,因此頂夸克伙伴T將非常有可能在LHC上被探測到。除LRTH模型以外的很多新物理模型中也預(yù)言了頂夸克

5、伙伴T。具有T宇稱的最小Higgs(LHT)模型就是其中之一,LHT模型預(yù)言的頂夸克伙伴T分為頂夸克的T-odd伙伴T_和頂夸克的T-even伙伴T+。所以,為了分辨高能對撞機(jī)信號中的頂夸克伙伴T,我們在上面的工作基礎(chǔ)之上還計算了LHT模型中預(yù)言的頂夸克伙伴T+相應(yīng)過程的產(chǎn)生截面。由我們的數(shù)據(jù)結(jié)果對比可以看出,在大部分參數(shù)空間范圍內(nèi),LRTH模型預(yù)言的頂夸克伙伴T在LHC、ILC和THERA上的產(chǎn)生截面都大于LHT模型預(yù)言的頂夸克伙伴T