高能对撞机上Higgs粒子伴随产生的精确研究.pdf

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina博士学位论论文题目南能对接机上粒子伴瞍卢生的精确研究作者姓名学禾斗专：业粒子物理与原子括物理市姓名马丈金教梭张仁友到教援二—五年五月完成时间博士学位论文高能对撞机上粒子伴随产生的精确研究作者姓名：学科专业：粒子物理与原子核物理导师姓名：马文淦教授张仁友副教授完成时间：二一五年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor'sdegreeTheprecisionstudyonHiggsbosonassociatedproduction

2、athighenergycollidersAuthor:ZhangYuSpeciality:ParticlePhysicsandNuclearPhysicsSupervisor:Prof.MaWen-GanAsso.Prof.ZhangRen-YouFinishedTime:May,2015中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研宄成果。与我一同工作的同志对本研宄所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：众茅签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使

3、用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密旳学位论文在解密后也遵守此规定。“公开□保密年导师签名作者签名：振签字日期：签字日期摘要摘要一直以来，粒子物理学中的标准模型的预言都能与高能物理实验结果很好的吻合，因此标准模型是迄今为止最成功的理论模型之一。在标准模型中，通过机制的引入

4、实现了电弱对称性自发破缺，并赋予了基本粒子质量以及预言了标准模型希格斯（粒子的存在。随着年月份欧洲核子中心的大型强子对撞机（上的和两个实验组同时宣布找到了一个质量在附近的新的中性玻色子，粒子物理又向前迈出了巨大的一步。这个新的玻色子后来被证实是粒子。对于这个新发现的玻色子的粒子属性更精确的测量还在进行中。但是现有的数据均表明它很有可能就是标准模型的粒子。所以未来高能对撞机上一个重要的任务就是研宄以及测量这个粒子的自然属性，并最终确定它是否真是标准模型的玻色子。强子对撞机上复杂且强大的强子背景使其在对粒子属性的精确测量有一定的局限性。因此人们将对粒子属性更高精度测量的希望寄托在正在筹建的国

5、际直线对撞机（上。采用正负电子对撞模式，具有干净的背景以及较高的测量精度。在粒子的自然属性中，对其衰变宽度以及可能衰变道的衰变分支比的确定是极其重要的。—的衰变宽度对于模型具有极强的依赖性，任何理论和实验结果的偏差都有可能预示着标准模型以外新物理的存在。在本论文的第三章中，我们对在上产生过程进行了深入的研宄。该过程是测量衰变宽度时最严重且不可约的背景过程之一，同时它还可以用来研究规范玻色子的耦合。在标准模型框架下，我们提供了上双光子伴随玻色子产生过程完整的单圈阶电弱（修正，并给出了领头阶（和次领头阶（电弱修正的总散射截面和末态产物的运动学分布。我们通过计算发现的相对修正对相空间具有很强的

6、依赖。通过对信号过程——以及背景过程的末态产物重要的运动学分布的研究和比较，我们发现如果对末态产物选取适当的相空间截断，那么背景过程的事例就能被明显地减少。粒子与顶夸克的親合可以清晰地显不出电弱对称性自发破缺中可能的相互作用机制，一直以来都得到了实验物理学家和理论物理学家极大的关注。高能强子对撞机上玻色子伴随顶夸克对产生过程领头阶的截面直接正比于顶夸克的親合常数的平方，这就为顶夸克耦合的直接测量和研究提供了独一无二的途径。在本论文的第四章，我们报告了在标准模型中对于—并伴随顶夸克衰变的以及修正的计算。我们给出了在对撞能量为的甚至未来对撞能量分别为和的质子质子对撞机上总的散射截面。我们给出

7、了—过程的末态产物的一些运动摘要学分布。我们发现在一些运动学区域中，的相对修正与在数值上是差不多的。本论文的创新之处主要有以下几点：我们首次对上双光子伴随玻色子产生的标准模型过程进行了完整的单圈电弱修正的计算，给出了该过程目前最精确的理论预言。这对测量衰变道的宽度以及检验规范粒子的耦合特性提供了精确的理论依据。在对和—过程的精确研宄中，圈积分会出现严重的数值不稳定的问题。我们必须采用四精度的计算程序，但是会耗费非常多的计算时间。为了