LHC上重夸克偶素與規(guī)范玻色子伴隨產(chǎn)生的研究.pdf

1、量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)是描述夸克以及膠子間相互作用的基本理論，對(duì)它的研究是當(dāng)前高能物理的一個(gè)重要任務(wù)。重夸克偶素物理為研究QCD在微擾和非微擾物理兩方面提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。大約20多年前，第一次被提出用于描述重夸克偶素產(chǎn)生和衰變過(guò)程，作為一個(gè)嚴(yán)格的理論方法，非相對(duì)論QCD(NRQCD)被廣泛應(yīng)用于重夸克偶素物理實(shí)驗(yàn)和理論方面的研究。如今，人們認(rèn)為NRQCD是描述重夸克偶素物理最有前途的理論。盡管如此，該理論也遇到了很多挑戰(zhàn)，對(duì)它的

2、檢驗(yàn)是近30年來(lái)粒子物理領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。為了檢驗(yàn)NRQCD理論，研究盡可能多的重夸克偶素的產(chǎn)生和衰變過(guò)程是一個(gè)重要的途徑。歐洲CERN的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)是一臺(tái)設(shè)計(jì)質(zhì)心對(duì)撞能量為14 TeV的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，現(xiàn)在它的運(yùn)行能量為13 TeV，LHC為我們研究重夸克偶素物理提供了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在LHC上重夸克偶素伴隨規(guī)范玻色子的產(chǎn)生對(duì)研究NRQCD的實(shí)驗(yàn)非常重要，且由于其末態(tài)可以通過(guò)光子和純輕子來(lái)進(jìn)行探測(cè)。
　　本研究主要

3、內(nèi)容包括：⑴對(duì)于LHC上重夸克偶素hc(hb)伴隨光子產(chǎn)生過(guò)程，我們應(yīng)用NRQCD理論，給出該過(guò)程的總截面以及pT分布微分截面。從我們的計(jì)算結(jié)果中可以看到，占主導(dǎo)貢獻(xiàn)的為n=1p11態(tài)的貢獻(xiàn)，色八重態(tài)(CO)的貢獻(xiàn)受到很大壓低。在合理的參數(shù)空間內(nèi)pp→hc+γ過(guò)程的總截面可以達(dá)到8×104 pb，pp→hb+γ過(guò)程的總截面可以達(dá)到1.5×106 pb，由于LHC的亮度相對(duì)較高，在LHC上該過(guò)程有可能被探測(cè)到，如果該過(guò)程能夠在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行詳

4、細(xì)研究，其將可以為我們研究NRQCD提供一個(gè)重要而有意義的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。⑵對(duì)于LHC上top夸克衰變到J/ψW+b產(chǎn)生過(guò)程，我們計(jì)算了次領(lǐng)頭階(NLO) QCD修正。我們的結(jié)果表明，通過(guò)NLO QCD修正，t→J/ψ+W++b過(guò)程的衰變寬度相對(duì)于領(lǐng)頭階(LO)衰變寬度顯著增強(qiáng)。在LHC上這個(gè)過(guò)程有很大被發(fā)現(xiàn)的潛力。它提供了一個(gè)有意義的信號(hào)，使得我們能在LHC上通過(guò)top夸克衰變來(lái)研究重夸克偶素與W規(guī)范玻色子伴隨產(chǎn)生，如果top夸克衰變到J/

5、ψW+b伴隨產(chǎn)生能被觀測(cè)到，它對(duì)研究NRQCD將是非常有意義的。⑶對(duì)LHC上高激發(fā)態(tài)重夸克偶素hQ伴隨光子進(jìn)行了研究，給出了總截面和橫動(dòng)量分布，我們預(yù)言該產(chǎn)生道在LHC上有可能被發(fā)現(xiàn)，對(duì)該道的詳細(xì)研究可以為我們提供重夸克偶素產(chǎn)生機(jī)制的重要信息。⑷對(duì)LHC上t→J/ψ+ W++b過(guò)程進(jìn)行了NLO的計(jì)算。我們給出了該過(guò)程的NLO QCD衰變截面，并對(duì)該過(guò)程各種理論結(jié)果誤差來(lái)源進(jìn)行分析，這為未來(lái)在實(shí)驗(yàn)上研究t→J/ψ+ W++b過(guò)程給出了精確