大型强子对撞机上新物理的唯象学研究.pdf

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1、PhenomenologicalStudyofNewPhysicsatLHCADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByYangZhangSupervisor：Prof．Jun-JieCaoProf．Jin—MinYangMay,2014摘要㈣㈣㈣IIIIIlllllllllllll0

2、Y2550604伴随着欧洲核子中心大型强子对撞机(LHC)的运行，粒子物理实验取得了突破性进展，特别是Higgs波色子的发现以及对超对称模型的直接寻找限制。围绕这些实验，我们进行了一些唯象学研究：①在LHC运行初期，我们研究了R宇称守恒的自然最小超对称模型在LHC上通过stop对产生发现的可能性。首先，我们在类标准模型Higgs质量、电弱精确测量和B物理等实验的限制下，通过扫瞄得到该模型的存活参数空间。然后在存活空间内研究LHCJzstop对产生后通过五-÷￡翘和矗_÷6戈}衰变的两个过程。通过精确蒙

3、特卡洛模拟该过程的信号和背景，施加一些运动学变量限制，特别是蝶，我们发现在寻找stop对的过程中，这两个衰变道是相辅相成的，当LHC}-_∥=14TeV的数据的积分亮度达到lOOfb-1时，自然最小超对称中质量低于450GeV的stop能够在5盯置信度水平被发现，而如果此时LHC上没有发现任何事例超出，则质量低于537左右的stop将会在95％的置信度水平被排除。之后伴随着LHC在寻找stop对和sbottom对的新进展，利用ATLAS上8TeV20fb-1的寻找末态为f+jets+／Er，￡F+／研

4、和26+／研实验的数据，我们再次研究了上述过程和sbottom对伴随61_÷6艘和b1_6期衰变的产生过程，同时也更新了低能物理客观测量的限制，发现该模型中质量小于600GeV的stop已经在95％的置信度水平被排除了。②Tevatron_]=观察到的top夸克前后不对称性的超出和LHC上Higgs衰变到双光子分支比的增强可能是由于同一新物理导致的，所以我们研究了在双Higgs二重态模型中增加一个色三重态是否能同时解释这两个的反常。我们发现在现有实验限制性下，该模型能够在1口置信度水平同时解释这两个反

5、常。同时我们也研究了Higgs的衰变^斗Z7以及它与h．÷77关联，结果表明，与其他模型不同，该模型中^一Z7与h_，y7的关系比较特别，即当7，y的比率增强时，Z，y的比率严重压低，这种特征有助于在高亮度的LHC上寻找该模型。③我们利用马尔科夫连蒙特卡洛扫描和贝叶斯统计分析了CMSSM模型，扫描中加入了最新的LUX实验限制、LHC上ATLAS组和CMS组对SUSY的寻找限T制、LHCb对B物理的测量结果、普朗克上暗物质的实验限制和其他一些低能可观测量的限制。我们首先用MCMC的方法找到该超对称模型最

6、倾向的参数空间，然后用贝叶斯统计展示了参数空间对应的观测量的性质。我们发现：在CMSSM模型中，类标准模型Higgs质量的限制和“子反常磁矩限制之间有较大的分歧，在满足其他所有实验限制的条件下，它们没办法同时处于实验值的2仃范围内；最佳点的×2=13．459，对应的p-value等于0．0194。最后，我们还研究了该模型中Higgs玻色子的具体性质及与实验的符合程度，发现模型中类标准模型Higgs的耦合接近标准模型，与实验一致。关键词：对撞机，超对称，新物理，希格子粒子IIABSTR，ACTWitht

7、herunningofLargeHadronColliderattheEuropeanOrganizationforNuclearResearch，particlepay’sicsandhigh—energyphysicshaveachievedgreatprogressinexperiments，especiallythediscoveryofSM—likeHiggsanddirectsearchesofSUSY．Wedidasiresofresearchesaroundtheseexperimen

8、talresultsandpredictionsofLHC：④WeconsiderthenaturalsupersymmetryscenariointheframeworkoftheR—paritycon．servingminimalsupersymmetricstandardmodel(callednaturalMSSM)andexaminetheobservabilityofstoppairproductionattheLHC．Wefirstscan