光子对撞机中单个Higgs粒子的产生信号

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标准模型(SM)是现代粒子物理学的基石,它可以通过希格斯机制(Higgs Mechanism)解释粒子质量的产生。在希格斯机制中,弱电规范场和物质场都是通过与一个标量场的相互作用产生的,这个标量场具有一个非零的真空期望值,它就是希格斯场(粒子)。希格斯场的自相互作用导致了弱电对称 到电磁对称 的自发对称破缺。中间矢量玻色子 及 的发现以及它们的质量与标准模型预测的质量非常一致。但是到目前为止,还没有实验证明希格斯自发对称破缺机制中的质量产生机制,而且希格斯粒子一直未在实验上被发现。目前及将来碰撞机的一个最主要的任务之一就是寻找Higgs粒子并研究弱电对称破缺机制以及规范玻色子和费米子的质量起源,进一步精确检测标准模型。目前TEVATRON,NLC,GLC都在做这方面的努力,希望能够找到标准模型预言的物理信息。 直线对撞机(LC)上实现的高能 碰撞是研究粒子物理的一个重要过程,它可以为实验提供一个非常干净的背景。目前已经有许多研究 , , , 等过程的文献,讨论了光子碰撞在不同的产物下的散射截面。光子碰撞也给希格斯粒子的探测带来无限希望,通过“三角单圈图”可以产生单个的Higgs粒子,然后衰变成轻子对。由于在大型探测系统中都有 子探测器,在Higgs粒子的轻子对衰变中, 子对的实验测量是最成熟、最经济的,当然就是最重要的。通过 子对的测量很可能是发现希格斯粒子的一个重要方法。通过双光子碰撞产生Higgs粒子并通过 子对进行实验测量受到直接碰撞产生的 子对的影响。碰撞直接产生的 子对构成了通过Higgs粒子产生的 子对的背景,为了在实验确定此背景的大小并进行合理的扣除,从而发现真正的Higgs产生的信号,对直接产生 子对的过程 进行精确到单圈的理论计算是非常有意义。通过精确计算得出的结果与实验比较可以提供Higgs粒子产生的确切信息。即:如果此过程精确的理论数据与将来的实验数据相符,说明中间过程中没有Higgs粒子产生,则希格斯粒子的探测需转希望于其他过程;如理论数据与实验数据相差较大(超出了实验误差),就可能是希格斯粒子产生的重要信号。本文将在标准模型下对 过程进行详细的讨论,计算其树图的散射截面以及单圈弱电修正后的散射截面及其微分截面,通过重整化和正规化处理消除了红外和紫外发散。最后得到精确到单圈的结果。
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