直線對(duì)撞機(jī)上四體末態(tài)過(guò)程的QCD修正研究.pdf

1、當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)模型雖然已經(jīng)取得了巨大的成功，但是其理論上還存在諸如等級(jí)差問(wèn)題等許多問(wèn)題，從而我們相信標(biāo)準(zhǔn)模型只是一個(gè)更基本理論在較低能量下的近似。不幸的是標(biāo)準(zhǔn)模型中給予規(guī)范玻色子和費(fèi)米子質(zhì)量的Higgs玻色子迄今為止也還沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到。而這些問(wèn)題的解決都需要依靠更高能量下對(duì)撞機(jī)上的實(shí)驗(yàn)。未來(lái)的國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)(ILC)被設(shè)計(jì)為一個(gè)在TeV能標(biāo)下能運(yùn)行正-負(fù)電子、光子-光子和電子-光子等對(duì)撞模式的對(duì)撞機(jī)。與即將運(yùn)行的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)相

2、比，它能提供更加干凈的信號(hào)。所以在ILC上能夠精確的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)模型理論和尋找新物理現(xiàn)象。 由于Higgs玻色子還沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，所以Higgs粒子的直接觀測(cè)是ILC上最重要目標(biāo)之一。而top夸克由于其具有巨大的質(zhì)量，一些與top夸克有關(guān)的物理現(xiàn)象對(duì)新物理十分敏感，所以ILC上top物理的研究是另一個(gè)重要的工作。在本論文中，我們研究了ILC上ttbb和W+W-bb產(chǎn)生過(guò)程。ttbb產(chǎn)生事例中包含了探測(cè)Yukawa耦合的重要過(guò)程ttH產(chǎn)生

3、過(guò)程的信號(hào)和本底，而W+W-bb產(chǎn)生過(guò)程中包含了HZ信號(hào)，tt對(duì)信號(hào)以及其它本底。這兩個(gè)過(guò)程對(duì)于Higgs物理和top物理的研究都具有重要意義。我們計(jì)算了這兩個(gè)過(guò)程的領(lǐng)頭階和QCD次領(lǐng)頭階的貢獻(xiàn)。 本論文研究中的主要的創(chuàng)新之處如下： ·在高對(duì)撞能量下，未來(lái)對(duì)撞機(jī)上許多物理過(guò)程都會(huì)有大的s道壓低效應(yīng)，這些過(guò)程的主要貢獻(xiàn)就會(huì)來(lái)自于t道或u道。據(jù)我們所知，一般的計(jì)算四體相空間積分的Monte Carlo程序都是采用反復(fù)使用因子

4、化公式將四體相空間因子化為多個(gè)兩體相空間的乘積的方法來(lái)進(jìn)行積分，這種方法可以很好的處理s道占優(yōu)的情況，但是對(duì)于t道或u道占優(yōu)的過(guò)程來(lái)說(shuō)就不是很有效。對(duì)于后一種情況，我們建立了一種新的四體末態(tài)相空間Monte Carlo積分的方法來(lái)計(jì)算t道或u道占優(yōu)的過(guò)程。 ·在我們完整的四體末態(tài)過(guò)程的單圈修正計(jì)算中會(huì)遇到六點(diǎn)標(biāo)量和張量積分函數(shù)的計(jì)算。在此之前只有德國(guó)的A．Denner等人給出過(guò)包含三階以下六點(diǎn)函數(shù)的計(jì)算。我們將其結(jié)果擴(kuò)展到了六點(diǎn)

5、四階函數(shù)，同時(shí)還獨(dú)立的推導(dǎo)出了另一個(gè)六點(diǎn)標(biāo)量和一階到四階張量函數(shù)的計(jì)算公式，并將兩種方法相互做了檢驗(yàn)，其結(jié)果是一致的。最終我們針對(duì)相空間中不同區(qū)域，結(jié)合兩種方法開(kāi)發(fā)了完整的六點(diǎn)標(biāo)量和張量(一階到四階)函數(shù)計(jì)算程序。在多體末態(tài)(n>2)過(guò)程計(jì)算中，人們經(jīng)常會(huì)遇到不穩(wěn)定粒子的共振問(wèn)題。對(duì)于不穩(wěn)定粒子的共振的處理傳統(tǒng)上有許多方法比如有效拉氏量方法和窄寬度近似等等。但是在包含次領(lǐng)頭階貢獻(xiàn)的計(jì)算中如果直接采用這些處理方法就不能夠保證規(guī)范不變性。所