重轻子在LHC上可能物理信号的研究

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中微子是标准模型(SM)中的基本粒子,不带电,仅参与弱相互作用,在宇宙中大量存在。中微子物理是粒子物理学的一个重要分支,同时它对天文学和宇宙学的研究也具有重要的意义。标准模型预言的中微子质量为零,但在一些中微子实验例如:大气中微子实验Super Kaminkande,太阳中微子实验SNO,反应堆中微子实验KamLAND、Double Chooz、大亚湾,加速器中微子实验K2K、MINOS等等都发现了中微子的振荡现象,这意味着中微子具有非零质量并且不同味道的中微子可以相互转化。中微子振荡成为唯一证明有超出标准模型新物理存在的实验证据。许多新物理模型都为了解释中微子的小质量问题而提出,其中最为典型的就是Seesaw模型。它通过分别引入费米子单态、标量三重态和费米子三重态产生Majorana中微子质量。可以产生中微子质量的新物理模型中有些还预言了重轻子的存在,这些重轻子可以在高能物理实验中产生丰富的现象学。因此,我们可以通过探测重轻子产生的信号来检验新物理模型,找到可以解释中微子质量的正确方法。  本文中,我们研究了双荷电重轻子在通过矢量玻色子的聚合(γγ,Zγ和WW)在LHC上的成对产生。实验结果表明,在大部分参数空间,子过程W+W-→X++X--的产生截面都大于γγ→X++X--过程的产生截面,双荷电轻子可以在LHC上大量产生。虽然Higgs粒子已经在LHC上找到,但是由于事例数较少实验误差较大,目前并不能确定观测到的粒子就是标准模型预言的Higgs。因此,我们研究了在走动人工色(WTC)理论模型下可以作为Higgs候选者的TD(Techni Dilaton)粒子与top夸克的联合产生,计算了此过程产生截面并对信号和背景进行了蒙特卡罗模拟分析。此外,我们还研究了五重态重轻子的成对产生和单产生,详细分析了在LHC上探测由重轻子产生的几种信号的可能性。结果表明重轻子产生的信号可能在14TeV LHC上探测到。
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