在ILC對撞機上Z0Z0Z0產生過程中的大額外維效應的研究.pdf

1、標準模型(SM)為自然界中的強、弱以及電磁三種基本相互作用提供了一個統(tǒng)一的數(shù)學架構。自從誕生以后標準模型就獲得了極大的成功，迄今為止所有的低能實驗現(xiàn)象都與其符合的很好。但其理論上仍然存在諸如等級差、引力未能被統(tǒng)一等問題，這使得我們相信，標準模型并不是一個終極理論，有可能只是一個更基本理論的低能有效近似。
　　 為了解決標準模型中的這些問題，物理學家們通過不同的方法對其進行了擴展，提出了諸多新的理論模型，如最小超對稱標準模型(MS

2、SM)、大額外維模型(LED)、小Higgs模型(LH)和雙Higgs二重態(tài)模型(THDM)等。其中，大額外維模型在普通四維時空之外，通過引入新的空間維數(shù)來解決等級差問題，這一思想被認為有可能是弦論的一個低能近似。大額外維模型在標準模型三種相互作用架構的基礎上又納入了引力，不同于標準模型粒子只能存在于在四維時空，引力子可以在全部時空中傳播，并且根據Arkani-Hamed、Dimopoulos和Dvali三人的思想，在全時空中傳播的無質

3、量引力子可以被等效投影為在四維時空傳播的有質量引力子，這為人們研究引力子與標準模型粒子的相互作用提供了可能。
　　 未來的國際直線對撞機(ILC)被設計為可以達到TeV量級的對撞能量，可以改造為電子—電子、電子—光子或是光子—光子對撞機。與正在運行的大型強子對撞機(LHC)相比，ILC具有背景干凈、精度高的特點，這就為發(fā)現(xiàn)新物理提供了便利。此外，如果在LHC上發(fā)現(xiàn)了新粒子的信號，那么對其進一步的精確驗證和性質研究是將來實驗的重要

4、目標之一，而直線對撞機可以對新粒子的質量和耦合做出精確的測量，這將對新物理的研究起到十分重要的作用。
　　 尋找標準模型之外的新物理是當前粒子物理研究的一個重要任務，研究規(guī)范玻色子的耦合正是其中的一個重要途徑。如果我們發(fā)現(xiàn)LED模型的理論預言與實驗數(shù)據相符，那么很可能就是模型中規(guī)范玻色子與引力子相互耦合所帶來的效應。本文在大額外維模型的框架下，對ILC上三個規(guī)范玻色子Z0的產生過程及其后續(xù)衰變產物的運動學分布進行了研究。計算結果

5、顯示，對于碰撞截面和末態(tài)粒子的運動學分布，額外維效應所引起的相對差異都非常明顯。
　　 本論文中創(chuàng)新之處主要在于:
　　 ·本文首次在大額外維模型下，對ILC上三個規(guī)范玻色子Z0的產生過程及其后續(xù)衰變產物的運動學分布進行了系統(tǒng)的研究，并且給出了精確的理論預言。這為規(guī)范粒子耦合的檢驗和標準模型之外新物理的探索都提供了精確的理論依據。由于在標準模型樹圖階不存在四個中性規(guī)范玻色子的四線耦合，因而在大額外維模型下通過三個規(guī)范玻色