LHC上頂夸克對伴隨Z0-h0產生過程中的超對稱QCD及CP破壞效應.pdf

1、粒子物理標準模型(SM)雖然得到了廣泛的實驗檢驗，但它自身的不足使得人們相信標準模型之外有可能存在新物理。最小超對稱標準模型(MSSM)是標準模型的眾多擴展模型中最為流行的一個，它解決了標準模型中的精細調節(jié)和規(guī)范耦合常數統(tǒng)一等問題，同時在宇稱守恒的MSSM中，最輕的超對稱粒子(LSP)能夠自然地成為暗物質候選者。然而到目前為止還沒有明確的實驗結果證實超對稱粒子的存在，因此在大型強子對撞機(LHC)上對超對稱粒子的間接效應和直接產生研究就

2、顯得很重要。
　　 在本論文中，我們首先對LHC上頂夸克對與規(guī)范玻色子Z0伴隨產生過程中的超對稱QCD(SUSY QCD)效應作了精確研究。頂夸克作為標準模型中最重的費米子，它在理解電弱對稱性破缺機制和尋找新物理方面發(fā)揮著重要的作用。
　　 由于LHC 將會有大量的頂夸克事例產生，而超對稱伴隨子也將會通過圈圖間接影響tˉtZ0的產生性質，因此對tˉtZ0 聯合產生過程的精確研究為人們直接檢驗頂夸克和中性規(guī)范玻色子Z0的電

3、弱規(guī)范耦合以及尋找超對稱信號提供了良好的機會。我們的研究結果表明，完整的SUSY QCD 單圈修正降低了樹圖截面對能標(μ=μR=μF)的依賴性；由超對稱粒子的效應引起的負的貢獻也降低了標準模型過程中的產生截面；同時該過程中gluino 圈的共振效應也導致末態(tài)粒子的橫動量分布以及tˉt的不變質量分布發(fā)生了變化，例如：在90 GeV＜ptT＜120GeV或者120 GeV＜pzT＜150GeV 時，由超對稱粒子的效應引起的負貢獻能夠超過8

4、％。隨著實驗精度的不斷提高，這種效應有可能在LHC上被觀測到。標準模型中CKM 矩陣是CP 破壞的唯一來源，但由此引起的CP 破壞效應是很小的。
　　 在最小超對稱標準模型中可以存在復的超對稱參數形成新的CP 破壞源，從而有可能使與頂夸克相關的CP 破壞效應在LHC上被探測到，因此在與頂夸克相關的物理過程中觀測到的CP 破壞效應都可能暗示著新物理的存在。鑒于此，我們進一步研究了LHC上tˉtZ0 聯合產生過程在復參數的最小超對稱

5、標準模型(cMSSM)中的CP 破壞效應，通過構造一個CP 為奇的可觀測量A 來反映該過程中的CP 不對稱性，該可觀測量的構造解決了在全同粒子的對撞機上束流方向選為坐標z軸時無法確定z軸方向的困難。結果顯示：在目前實驗允許的參數空間內，CP 破壞量最大可以達到2.17×10?3，這在高亮度運行的LHC上是有可能被探測到的。
　　 頂夸克與希格斯粒子之間存在較大的Yukawa 相互作用，這就使得頂夸克對與h0的伴隨產生過程成為L

6、HC上檢驗希格斯機制、同時也是尋找希格斯粒子的重要過程之一。在本論文中，我們還詳細研究了SUSY QCD 粒子在圈圖層次上對pp → tˉth0 過程的貢獻，并進一步研究了該過程中的CP 破壞效應。主要研究內容包括：最小超對稱標準模型中對總截面和末態(tài)粒子橫動量等分布的單圈SUSY QCD 修正以及cMSSM中的CP 破壞效應，我們在CP 守恒和CP 破壞兩種情況下進行討論。我們的結果顯示：在CP 守恒情況下，由超對稱粒子的圈圖效應引起的

7、貢獻可以達到樹圖截面的?14.86％；在CP 破壞情況下，相應的貢獻為樹圖截面的?9.18％。在CP 守恒和CP 破壞兩種情況下，完整的SUSYQCD 修正都降低了樹圖貢獻對能標的依賴性；而末態(tài)頂夸克與反頂夸克的角度分布顯示：兩者傾向于沿著一條直線運動，其中更傾向于沿著相同方向運動。
　　 最后我們同樣采用CP 為奇的可觀測量A 來描述該過程中的CP 破壞程度，在已有的實驗參數限制下，CP 破壞效應最大為2.83×10?3。隨

8、著LHC 亮度的不斷提高，該過程中的SUSY QCD 效應以及CP 破壞效應都將有可能被實驗探測到。
　　 本論文組織如下：我們在第一章中對標準模型理論及其不足做了簡單介紹；
　　 第二章簡單介紹了最小超對稱標準模型，并對cMSSM中的CP 破壞機制做了介紹；在第三章和第四章中，我們分別詳細分析了cMSSM 下pp → tˉtZ0/h0 產生過程中的SUSY QCD 效應以及相應的CP 破壞效應；最后我們對本論文中的內容

9、進行了總結。
　　 本論文的創(chuàng)新之處：
　　 ? 我們對pp → tˉtZ0 過程首次進行了SUSY QCD 修正的精確計算。計算中不僅包括了通常的實參數下SUSY QCD 修正，還在計算過程中引入復超對稱參數，并研究了這些參數對該過程的影響。同時我們也將這種復超對稱參數首次運用到pp → tˉth0 過程中。文章中對超對稱粒子貢獻的詳細分析和精確計算為理解LHC上tˉtZ0/h0 聯合產生過程中的超對稱效應提供了重要的

10、信息。
　　 ? 構造了一個CP 為奇的可觀測量A ，這個可觀測量適用于LHC上末態(tài)為f ˉ fX0的過程，它解決了在全同粒子的對撞機上束流方向選為坐標z軸時無法確定z軸方向的困難。我們利用這個可觀測量來體現pp → tˉtZ0/h0過程在復參數的最小超對稱標準模型(cMSSM)中的CP 破壞效應。我們的結果表明，這個CP 為奇的可觀測量對兩個過程中的CP 破壞效應比較敏感。當LHC 運行亮度足夠高時，這兩個過程中的CP 破壞效