在ILC對(duì)撞機(jī)上Z0Z0Z0產(chǎn)生過(guò)程中的大額外維效應(yīng)的研究.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)模型(SM)為自然界中的強(qiáng)、弱以及電磁三種基本相互作用提供了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)學(xué)架構(gòu)。自從誕生以后標(biāo)準(zhǔn)模型就獲得了極大的成功，迄今為止所有的低能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都與其符合的很好。但其理論上仍然存在諸如等級(jí)差、引力未能被統(tǒng)一等問(wèn)題，這使得我們相信，標(biāo)準(zhǔn)模型并不是一個(gè)終極理論，有可能只是一個(gè)更基本理論的低能有效近似。
　　 為了解決標(biāo)準(zhǔn)模型中的這些問(wèn)題，物理學(xué)家們通過(guò)不同的方法對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了諸多新的理論模型，如最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型(MS

2、SM)、大額外維模型(LED)、小Higgs模型(LH)和雙Higgs二重態(tài)模型(THDM)等。其中，大額外維模型在普通四維時(shí)空之外，通過(guò)引入新的空間維數(shù)來(lái)解決等級(jí)差問(wèn)題，這一思想被認(rèn)為有可能是弦論的一個(gè)低能近似。大額外維模型在標(biāo)準(zhǔn)模型三種相互作用架構(gòu)的基礎(chǔ)上又納入了引力，不同于標(biāo)準(zhǔn)模型粒子只能存在于在四維時(shí)空，引力子可以在全部時(shí)空中傳播，并且根據(jù)Arkani-Hamed、Dimopoulos和Dvali三人的思想，在全時(shí)空中傳播的無(wú)質(zhì)

3、量引力子可以被等效投影為在四維時(shí)空傳播的有質(zhì)量引力子，這為人們研究引力子與標(biāo)準(zhǔn)模型粒子的相互作用提供了可能。
　　 未來(lái)的國(guó)際直線(xiàn)對(duì)撞機(jī)(ILC)被設(shè)計(jì)為可以達(dá)到TeV量級(jí)的對(duì)撞能量，可以改造為電子—電子、電子—光子或是光子—光子對(duì)撞機(jī)。與正在運(yùn)行的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)相比，ILC具有背景干凈、精度高的特點(diǎn)，這就為發(fā)現(xiàn)新物理提供了便利。此外，如果在LHC上發(fā)現(xiàn)了新粒子的信號(hào)，那么對(duì)其進(jìn)一步的精確驗(yàn)證和性質(zhì)研究是將來(lái)實(shí)驗(yàn)的重要

4、目標(biāo)之一，而直線(xiàn)對(duì)撞機(jī)可以對(duì)新粒子的質(zhì)量和耦合做出精確的測(cè)量，這將對(duì)新物理的研究起到十分重要的作用。
　　 尋找標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理是當(dāng)前粒子物理研究的一個(gè)重要任務(wù)，研究規(guī)范玻色子的耦合正是其中的一個(gè)重要途徑。如果我們發(fā)現(xiàn)LED模型的理論預(yù)言與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相符，那么很可能就是模型中規(guī)范玻色子與引力子相互耦合所帶來(lái)的效應(yīng)。本文在大額外維模型的框架下，對(duì)ILC上三個(gè)規(guī)范玻色子Z0的產(chǎn)生過(guò)程及其后續(xù)衰變產(chǎn)物的運(yùn)動(dòng)學(xué)分布進(jìn)行了研究。計(jì)算結(jié)果

5、顯示，對(duì)于碰撞截面和末態(tài)粒子的運(yùn)動(dòng)學(xué)分布，額外維效應(yīng)所引起的相對(duì)差異都非常明顯。
　　 本論文中創(chuàng)新之處主要在于:
　　 ·本文首次在大額外維模型下，對(duì)ILC上三個(gè)規(guī)范玻色子Z0的產(chǎn)生過(guò)程及其后續(xù)衰變產(chǎn)物的運(yùn)動(dòng)學(xué)分布進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并且給出了精確的理論預(yù)言。這為規(guī)范粒子耦合的檢驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)模型之外新物理的探索都提供了精確的理論依據(jù)。由于在標(biāo)準(zhǔn)模型樹(shù)圖階不存在四個(gè)中性規(guī)范玻色子的四線(xiàn)耦合，因而在大額外維模型下通過(guò)三個(gè)規(guī)范玻色