Higgs玻色子稀有产生过程中的新物理效应的研究

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由SU(3)×Su(2)×u(1)群表示的标准模型理论是已被大量的精确实验所检验,将电磁作用、弱作用、强作用统一起来的理论。对这一理论来讲,是迄今描述粒子物理体系中的相互作用规律最完美的理论。更为值得关注的是,在该模型中预测出了关于获取质量来源的基本粒子—希格斯粒子(Higgs)它的出现是当今高能物理中最重要的研究课题之一。随着在2012年欧洲大型强子对撞机(LHC)上,ATLAS和CMS两实验组共同宣布在125GeV附近观测到一个新的粒子态,并且该粒子与在标准模型下预测的Higgs粒子的性质非常类似。在经过证实后,宣布已经找到标准模型下最后一个粒子,但是在进一步理解电弱对称破缺机制方面却没有随着新粒子的发现而结束。为此,本文中探究了Higgs玻色子稀有产生过程中的新物理效应的研究。随着LHC上的能量和亮度不断提高,同时还有望在建造背景更加干净、能量更高的直线正负电子对撞机或者是光子对撞机上,对那些当前稀有的产生或衰变过程,将来或许都能够发现相应的产生信号,这将为研究Higgs粒子的特性、质量、类别都有很重要的作用,同时也能检验一些新物理模型。本论文我们研究了在未来的正负电子对撞机上的e-e- →7hγ稀有产生过程。这一研究需要考虑到味物理、电弱精确测量、Higgs数据、暗物质探测各种约束限制,在这些限制下对MSSM的参数空间进行了参数扫描,然后使用存活的参数计算e+e- →hγ的截面。我们发现:(1)圈图中的hγγ和hZγ两规范耦合同时能对e+e-→hγ贡献,(2)一个轻的stau超粒子能极大的增大截面,当对撞机能量分别在240、350GeV下MSSM下的截面与SM下该稀有过程的截面比值分别是1.47、1.38。这些结果表明,当在很高的亮度的Higgs工厂下,我们可通过e+e- →hγ来对MSSM中的反常hγγ和hZγ加以探测。此外,我们还研究了关于未来对撞机上的反常top-higgs耦合对Higgs对的产生过程影响的探究。对这一研究的出发点是:在新物理效应中,对Higgs对的产生中起到影响的不光有Higgs自耦合部分还可有top-higgs部分。所以我们依据最新的Higgs相关数据,通过LHC和ILC中的光子对撞机,对有别于SM模型下的top-higgs耦合对Higgs对产生过程影响进行研究。结果发现,由于反常的top-higgs耦合的存在,改变了原有的t夸克,W玻色子贡献的圈图,使得Higgs产生截面在LHC(能量在14TeV)和ILC(能量在500GeV)下的观测值同SM中的预测值,在2σHiggs数据允许的参数范围内分别达到3倍和2倍。这一结果对新物理的发现将会有着很好的指导意义。
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