Higgs耦合特性的現(xiàn)象學研究.pdf

1、1954年，楊振寧和米爾斯(R．L．Mills)提出了非阿貝爾規(guī)范場的理論，定域對稱性就成為相互作用力和基本粒子結構的本源。1964年，Peter Higgs將凝聚態(tài)相變的觀念，引進到場論形成真空相變和對稱性自發(fā)破缺的概念，使得統(tǒng)一性和多樣性得以結合，對稱性原本相同的粒子，在對稱性自發(fā)破缺以后，可以獲得不同的質量，從而造就了今天千姿百態(tài)的世界。在這個基礎之上，格拉肖(Sheldon Glashow)、溫伯格(steven Weinber

2、g)和薩拉姆(Aldus Salam)用SU(2)×U(1)群的對稱性和規(guī)范場，統(tǒng)一了弱相互作用和電磁相互作用，形成了由三代夸克和輕子，三種相互作用力的傳播子，膠子、光子、W和Z粒子組成的標準模型。標準模型和實驗符合得很好，遺憾的是引發(fā)對稱性自發(fā)破缺性的Higgs玻色子可能質量太大，在目前的加速器實驗中間，還沒有觀察到． 標準模型雖然已經(jīng)取得了巨大的成功，但是仍然存在諸多問題，其中之一就是Higgs玻色子質量的平方發(fā)散問題一等級

3、差問題，目前構造標準模型以外新物理主要的動機就是解決電弱能標和普朗克能標之間的等級差問題和微調問題。nttlest Higgs模型通過引入一系列與標準模型規(guī)范玻色子具有相同的量子數(shù)的重規(guī)范玻色子，以及一個重的T夸克，以消除標準模型的規(guī)范玻色子圈和top夸克圈引起的Higgs粒子質量的平方發(fā)散。在LH模型中，Higgs機制仍然是一塊不可或缺的基石，通過對Higgs三線性自耦合的測量，得以研究Higgs勢并揭示對稱性自發(fā)破缺和Higgs粒子

4、質量產(chǎn)生機制的細節(jié)．由于top夸克的質量很重，壽命極短，往往來不及束縛成強子就已經(jīng)發(fā)生衰變，因此對新物理十分敏感。由于top夸克優(yōu)良的特性，使得FCNC耦合成為top夸克研究的重要領域。標準模型的各種擴展模型中預言的新粒子將出現(xiàn)在圈中因而對味道改變的過程產(chǎn)生重要貢獻。任何與標準模型的觀測結果相偏離的FCNC耦合毫無疑問將預示新物理的存在。 超對稱理論引入了擴展的時空對稱性，由費米性和玻色性的伴隨子之間的對稱性來消除了Higgs粒

5、子質量的平方發(fā)散。在Higgs玻色子的諸多耦合特性中，它與費米子的耦合強度是與費米子質量成比例的，top夸克是最重的費米子，因此，top夸克Yukawa耦合的測量應該是最容易的。最小超對稱標準模型下e<'+>e<'->→tth<'0>過程的研究為比較MSSM和SM的Yukawa耦合提供了一個很有效的途徑．由于標準模型中并不存在帶電的標量玻色子部分，因此， MSSM的帶電Higgs玻色子扮演著非常重要的角色，實驗上，它的發(fā)現(xiàn)就預示著標準模

6、型以外新物理的存在。帶電Higgs玻色子的一種很重要的產(chǎn)生機制就是單個產(chǎn)生，其中帶電Higgs玻色子和帶電規(guī)范玻色子W 產(chǎn)生過程e<'+>e<'->→φ<'0>H<'±>W (φ<'0>=h<'0>，H<'0>，A<'0>)是研究中性Higgs玻色子(h<'0>，H<'0>或A<'0>)，帶電Higgs玻色子和規(guī)范玻色子(W<'±>)之間的相互作用的一個優(yōu)秀的途徑，同樣也是研究帶電Higgs玻色子特性的重要候選反映道。本論文的創(chuàng)新之處如

7、下： ·本論文首次詳細地研究了Littlest Higgs模型的新物理對中性Higgs粒子對在大型強子對撞機上的產(chǎn)生過程pp→H<'0>H<'0>，以及top夸克的FCNC味道改變稀有衰變過程t→cH<'0>的效應，為Higgs玻色子自相互作用的研究提供了重要的理論指導．同時自行獨立推導Littlest Higgs模型部分頂點。 ·直線對撞機上tth<'0>的聯(lián)合產(chǎn)生過程為Yukawa耦合強度的測量提供了很重要的手段，為

8、比較不同模型下Yukawa耦合特性的差異，精確的理論計算十分必要．本文首次精確的地計算了最小超對稱標準模型下e<'+>e<'->→tth<'0>過程的單圈階電弱輻射修正，并分別在相空間積分和傳播子上采用不同的Higgs粒子質量以保證計算的規(guī)范不變性． ·帶電的Higgs玻色子是標準模型中沒有的，因此，帶電Higgs粒子的發(fā)現(xiàn)就是新物理存在的最有力的證據(jù)，為確定帶電Higgs粒子是否來自于MSSM，高階輻射修正的研究就顯得很有必要