高能对撞机上higgs粒子伴随产生的精确研究

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1、中圈绅孽艘求犬誊博士学位论文万方数据高能对撞机上Higgs粒子伴随产生的精确研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：二Q二垂生亘旦一粒一一I嘲孵万方数据UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeTheprecisionstudyOilHiggsbosonassociatedproductionathighenergycollidersAuthor：SpecialitySupervisorZhangYuPar

2、ticlePhysicsandNuclearPhysicsProf。Ma％n—CanAsso．Prof．ZhangRen—YouFinishedTime：May)2015万方数据万方数据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。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：耻签字日期：丝匿：!：j中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申

3、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。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。d公开口保密年作者签名：签字日期：逸!至：i：I导师签名：万方数据摘要一直以来，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

4、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Higgs机制的引入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(Higgs)粒子的存在。随着2012年7月份欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)上的ATLAS和CMS两个实验组同时宣布找到了一个质量在126GeV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Higgs粒子。对于这个新发现的Higgs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

5、标准模型的Higgs粒子。所以未来高能对撞机上一个重要的任务就是研究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Higgs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Higgs粒子属性更高精度测量的希望寄托在正在筹建的国际直线对撞机(ILC)上。ILC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Higgs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。H一77的衰变宽度对于模型具有极强的依赖性，任何理

6、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ILC上e+e—jZ3'3'产生过程进行了深入的研究。该过程是测量Hj77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ILC上双光子伴随Z玻色子产生过程完整的单圈阶电弱(EW)修正，并给出了领头阶(LO)和次领头阶(NLO)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NLOEW的相对修正对相空间具有很强的依赖。通过对信号过程e+e一--+ZH-

7、-+Z，y7以及背景过程e+e—jZ7，y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。Higgs粒子与顶夸克的Yukawa耦合可以清晰地显示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Higgs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Yukawa耦合常数的平方，这就为顶夸克Yukawa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

8、报告了在标准模型中对于矽矽oHtt并伴随顶夸克衰变的NLOQCD以及NLOEW修正的计算。我们给出了在对撞能量为14TeV的LHC甚至未来对撞能量分别为33和100T∈IV的质子一质子对撞机上总的散射截面。我们给出了矽p斗Hf手oHW+扫W一易+XoHl+l—bbvo+X过程的末态产物的一些运动T万方数据摘要学分布。我们发现在一些运动学区域中，NL0EW的相对修正与NLOQCD在数值上是差不多的。本论文的创新之处主要有以下几点