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粒子物理的标准模型(SM),是描述基本粒子及其强相互作用和电弱相互作用的规范理论.标准模型创建四十年来已被大量的精确实验所验证,但是它不能解释电弱对称性破缺来源,而且其标量场部分存在平庸性、不自然性等问题。因此,标准模型并不是一个终极理论,它只是一种低能有效理论,在标准模型之外应该存在新物理。为此,人们进行了积极的、有意义的探索,提出了许多新理论,如超对称(SUSY)理论、人工色(Technicolor)理论等。其中,顶色辅助的人工色(TC2)模型就是现在非常流行的一种新物理模型。
本文首先研究了TC2模型预言的中性top介子πt0对轻子味破坏(LFV)过程li→ljγ,li→ljlkll,t→clilj和Z→lilj的贡献。考虑到当前μ→eγ实验上限对TC2模型自由参数mπt和k的限制,我们得到在TC2模型整个参数空间内分支比Br(τ→eγ)近似等于Br(τ→μγ),数值结果至少比当前τ→lγ实验限制低四个量级,因此不能在将来的实验中探测到;分支比Br(μ→3e)的值大约等于2.87×10-14,在下一代对撞机实验中有可能观测到中性top介子对此过程的修正效应.分支比Br(τ→3e)≌Br(τ→2eμ)和Br(τ→3μ)≌Br(τ→2μe)的值远低于实验给出的这些过程的实验上限,因此将来的实验不可能通过这些过程探测πt0的可能迹象;对于LFV过程t→clilj,Br(t→cee)、Br(t→cμμ)的值小于Br(t→cττ)的值。选取合理的参数值,分支比Br(t→cττ)的值可达到7.1×10-7.因此,若要通过LFV过程t→clilj探测中性top介子πt0的可能物理迹象应首先考虑过程t→cττ.
其次,在TC2模型中研究了中性top介子πt0通过FC标量耦合πt0τli对此过程产生的贡献.计算得出分支比Br(Z→τl)的数值范围为8.7×10-15~3.6×10-14;分支比Br(Z→μe)的数值范围为5×10-16~8.3×10-15,这有可能在将来的高能实验中探测到这一迹象.
最后,在TC2模型中研究了HERA和THERA对撞机上中性top介子πt0通过反常顶夸克耦合tcγ和tcz对过程γc→tγ和γc→tZ产生贡献.计算结果表明:在TC2模型整个参数空间,过程ep→γc→tγ散射截面σtγ(s)比过程ep→γc→tZ的散射截面σtZ(s)大.在HERA对撞机上每年最多产生20个tγ事例、10个tZ事例,这是很难探测到的;而在THERA对撞机上每年可以产生几百个tγ事例和tZ事例,这是很容易探测到的,所以可以在THERA对撞机上探测中性top介子πt0对tγ,tZ产生的影响,从而可以进一步验证TC2模型的正确性。