高能对撞机上双重味强子和VV’H产生的研究

论文摘要

本文在标准模型（SM）框架下对双重味强子和VV’H在高能对撞机上的产生进行了研究。其中包含了对S波Bc（*）介子、P波Bc**介子和双重味重子Ξcc、Ξbc、Ξbb在大型强子—电子对撞机（LHeC）上光产生性质的研究以及对W-W+H、W±Hγ和ZHγ在大型强子对撞机（LHC）上次领头阶（NLO）QCD和电弱（EW）修正的研究。随着2012年ATLAS和CMS实验组宣布Higgs粒子在LHC上的发现,标准模型预言的全部基本粒子都已经被证实,粒子物理学取得了里程碑式的进展,标准模型也成为了目前最成功的粒子物理基本理论模型。尽管如此,标准模型也只是TeV能区的一个有效理论,另外标准模型还不能解释暗物质暗能量,正反物质不对称、中微子震荡、精细调节等问题。由于任何与标准模型预言的偏离,都有可能成为寻找新物理的关键,因此在当前或者未来的高能对撞机上的主要任务之一仍然是精确检验标准模型。精确检验标准模型可以大致分为检验QCD理论和检验EW理论。在高能对撞机上,双重味强子的产生包含了微扰和非微扰两部分的效应,因而根据有效理论的特点,可以因子化为两个过程:短程效应中重夸克对的微扰产生;长程效应中重夸克对非微扰强子化到物理的强子。短程效应中由于有重夸克对的产生,因而能标至少在两倍的重夸克质量2mQ之上,远远大于1 GeV,因而能够在微扰QCD（pQCD）框架下给出预言。而长程效应中重夸克对演化产生双重味强子能揭示QCD强子化机制等非微扰效应。因此,研究双重味强子对于理解和检验QCD的微扰效应和非微扰效应都是非常重要的。Higgs粒子在EW对称性自发破缺和Yukawa耦合中扮演着重要角色。LHC上规范粒子伴随Higgs的产生与Higgs粒子的规范耦合及规范粒子的自耦合（包括:三规范耦合和四规范耦合）相关,可以用来研究反常规范耦合。此外,VV’H产生还是一些重要过程的本底,比如pp→W-W+H→W-W+bb就是pp→HH→W-W+bb和pp→tt→W-W+bb的重要本底。所以规范粒子伴随Higgs的产生对于研究和检验EW理论、Higgs物理和top夸克物理有着重大价值。本文在非相对论量子色动力学（NRQCD）框架下,给出了S波Bc（*）介子、P波Bc**介子、Ξcc、Ξbc和Ξbb在e-p对撞机上领头阶的光产生性质。我们分别给出了在不同的高能e-p对撞机上的产生截面,并主要讨论了在LHeC上双重味强子的各种运动学分布以及能标、重夸克质量和部分子分部密度函数（PDF）不确定性。另外我们在SM框架下研究了W-W H、W±γH和Z-γH在LHC上的产生。我们给出了VV’H在LHC上的产生截面、NLO QCD+EW修正和末态不稳定玻色子衰变前和衰变后的各种运动学分布,另外我们还考虑了QCD Parton Shower（PS）效应并进行了PDF以及能标不确定性的讨论。双重味强子产生课题中,本论文的创新之处有如下几个方面:·首次给出了Bc（*）介子、Bc**介子、三∞、Ξbc和Ξbb在LHeC上光产生的理论预言。·考察了e-p对撞中重夸克初态诱导的子过程,并首次将general-mass variable-flavor-number（GM-VFN）方案应用到了e—p对撞产生双重味强子的过程中。VV’H产生课题中,本论文的创新之处有如下几个方面:·首次给出了VV’H在LHC上产生的NLO QCD+EW修正,另外对于W-W+H在LHC上的产生,还首次考虑了γ+γ→W-W+H的贡献。·采用了4种减除方案来减除在壳top夸克产生子过程b+g/γ→W-tH→W-W+ b的贡献以避免“double counting”。·对于VγH产生过程,运用了夸克—光子碎裂函数和Frixione isolation两种方案来合理地区分γ/jet事例以及合理地定义红外安全观测量。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 毕环宇

导师: 马文淦,张仁友

关键词: 标准模型,双重味强子,非相对论量子色动力学,次领头阶计算

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学技术大学

分类号: O572.2

总页数: 127

文件大小: 8159K

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