高能對(duì)撞機(jī)上規(guī)范粒子耦合和Higgs粒子伴隨產(chǎn)生的精確研究.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)模型是建立在SU(3)c()SU(2)L()U(1)Y對(duì)稱群基礎(chǔ)上的規(guī)范理論，是迄今為止最為成功的理論模型。雖然標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言同目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好，但是它所預(yù)言的Higgs粒子至今尚未被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到。標(biāo)準(zhǔn)模型還存在諸如等級(jí)差等許多問(wèn)題，使人們有理由相信它是描述低能區(qū)的有效理論，標(biāo)準(zhǔn)模型以外一定存在新物理。因此，尋找標(biāo)準(zhǔn)模型的Higgs粒子和發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理是當(dāng)前粒子物理研究的主要任務(wù)。這個(gè)重任就落在強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC和T

2、evatron)和擬議中的國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)(ILC)上。
　　 強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)和國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)工作在不同的對(duì)撞環(huán)境下，它們既有分工又可以相互補(bǔ)充。強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)由于對(duì)撞能量高，束流亮度大，對(duì)尋找Higgs粒子和發(fā)現(xiàn)新物理現(xiàn)象起著非常重要的作用。與強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)相比，ILC的背景干凈，測(cè)量精度高，可以精確地檢驗(yàn)強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)的新物理現(xiàn)象。因此，ILC和強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)將相互確認(rèn)發(fā)現(xiàn)的新物理現(xiàn)象，共同促進(jìn)粒子物理的發(fā)展。
　　 研究規(guī)

3、范玻色子的耦合是發(fā)現(xiàn)新物理的一個(gè)重要途徑，如果標(biāo)準(zhǔn)模型的理論預(yù)言和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不符合，那么就有可能發(fā)現(xiàn)新物理。要想研究規(guī)范玻色子的四線耦合，末態(tài)最少需要三個(gè)規(guī)范玻色子的產(chǎn)生。本論文在標(biāo)準(zhǔn)模型的框架下，研究了ILC上三個(gè)規(guī)范玻色子Z0產(chǎn)生過(guò)程的完整的單圈階電弱(EW)修正，并給出領(lǐng)頭階(LO)和次領(lǐng)頭階(NLO)電弱修正的截面。計(jì)算結(jié)果表明，單圈電弱修正明顯壓低了樹(shù)圖階的截面。
　　 粒子物理學(xué)家通過(guò)jet重建、b夸克標(biāo)記、輕子鑒別等

4、手段使規(guī)范粒子(W±，Z0)伴隨Higgs的產(chǎn)生過(guò)程成為強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上尋找Higgs粒子理想的產(chǎn)生道，有必要對(duì)其精確研究。由于微擾計(jì)算中最低階反應(yīng)截面的結(jié)果包含很大的理論不確定性，為了降低理論的不確定性，考慮該過(guò)程N(yùn)LO和次次領(lǐng)頭階(NNLO)QCD修正是非常必要的。從理論上來(lái)講，VH0+jet(V=W±，Z0)產(chǎn)生過(guò)程的NLO QCD修正是VH0產(chǎn)生過(guò)程的NNLO QCD修正的重要部分。因此，本論文分別計(jì)算了pp/pp→W±H0+jet

5、和pp→Z0H0+jet過(guò)程的NLOQCD修正，并給出相應(yīng)的QCD修正截面和動(dòng)力學(xué)觀測(cè)量的分布。計(jì)算結(jié)果表明，NLO QCD修正明顯壓低了能標(biāo)帶來(lái)的理論不確定性。
　　 本篇論文的創(chuàng)新之處如下：
　　 ·本文首次計(jì)算了標(biāo)準(zhǔn)模型下，ILC上三個(gè)規(guī)范玻色子Z0產(chǎn)生過(guò)程完整的單圈電弱修正，并給出了精確的理論預(yù)言。這對(duì)檢驗(yàn)規(guī)范粒子的耦合特性和發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理現(xiàn)象提供了精確的理論依據(jù)。在此之后法國(guó)的理論物理學(xué)家(Fawzi

6、 Boudjema，Le Duc Ninh等人)完全獨(dú)立地計(jì)算了該過(guò)程，并肯定了我們計(jì)算結(jié)果的正確性。
　　 因子化和重整化引入的能標(biāo)帶來(lái)的不確定性是理論不確定性的主要來(lái)源之一。為了降低理論的不確定性，對(duì)于強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上的一些重要過(guò)程我們有必要考慮其。NNLO QCD修正。計(jì)算強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上VH0+jet產(chǎn)生過(guò)程的NLO QCD修正是研究VH0產(chǎn)生過(guò)程的NNLO QCD修正主要部分的一個(gè)重要渠道。本文首次在標(biāo)準(zhǔn)模型的框架下分別計(jì)算了

7、強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上pp/pp→W±H0+jet過(guò)程和LHC上pp→Z0H0+jet過(guò)程的NLOQCD修正，分析了不同jet事例篩選方案對(duì)這些過(guò)程的NLO QCD修正截面的影響，給出了目前最精確的理論預(yù)言。pp/pp→W±H0+jet/pp→Z0H0+jet過(guò)程的NLO QCD修正是pp/pp→W±H0+jet/pp→Z0H0過(guò)程的NNLO QCD修正的重要部分。計(jì)算結(jié)果表明，NLO QCD修正明顯壓低了能標(biāo)帶來(lái)的理論不確定性.為尋找標(biāo)準(zhǔn)模型的