在LHC上探测Higgs玻色子的反常规范耦合

探测Higgs玻色子的反常耦合是不依赖于具体模型且无遗漏地探测超出标准模型的新物理效应的有效办法.探测Higgs玻色子的反常规范耦合更有特殊意义,它与电弱对称破缺的机制相关.我们曾提出在LHC上通过WW散射来探测Higgs玻色子反常规范耦合的灵敏方法.本文简要综述这种方法的物理思想及所得结论.     

Top-pion介子在对撞机上产生过程研究

众所周知,标准模型中存在一个物理的中性Higgs玻色子,许多超出标准模型的新物理也都预言了中性或者带电的标量粒子.这些新的粒子能在现在和将来的高能对撞机上产生与标准模型中不同的信号.一般来说,因为标准模型中没有带电的Higgs玻色子,所以在未来的高能对撞机上发现了带电的Higgs玻色子或者带电的类Higgs玻色子,无疑就是发现新物理存在的信号.     

LHC上的重大进展——发现Higgs粒子

2012年7月,欧洲核子中心CERN的大型强子对撞机（LHC）上的CMS与ATLAS实验组相继宣布发现了质量在125GeV附近的新粒子．其后,基于更多的数据和更深入的分析,CERN于2013年3月14日发表声明：“新的结果表明CERN发现的粒子是Higgs玻色子”．在简要回顾标准模型Higgs的理论以及在LHC之前的寻找结果之后,我们将结合近年来参-9CMS实验及Higgs寻找的工作经历,详细介绍LHC上Higgs玻色子的发现历程,以及对Higgs质量、耦合、自旋、宇称等性质的测量现状．     

电弱规范玻色子反常相互作用的有效拉氏量描述

电弱规范玻色子之间的反常相互作用对于进一步检验标准模型和寻找超出标准模型的新物理信号都具有重要意义.首先详细推导了粒子物理标准模型中电弱规范玻色子自相互作用的显示形式,然后在介绍探索新物理的有效拉氏量方法基础上,用有效拉氏量方法给出了电弱规范玻色子间反常相互作用的具体形式.根据洛仑兹结构的不同,这些反常相互作用被分成3类:(1)只含Higgs场协变微商的项;(2)同时含Higgs场协变微商和规范场强张量的项;(3)只含规范场强张量的项.     

探索质量起源与2013年诺贝尔物理学奖

 本文首先介绍1964年Peter Higgs及Francois Englert等提出的Higgs机制及其在电弱标准模型的建立中所起的重要作用,说明为什么2012年实验上发现一个Higgs玻色子后,2013年的诺贝尔奖就颁给Englert和Higgs。然后指出,接下来重要的是在实验上进一步探测这个Higgs玻色子对标准模型预言的偏离,和探索可能的新物理。LHC的升级实验和将来的高能对撞机对实现这个目标至关重要。最后展望粒子物理的发展前景。     

过程eq→νq''''与新物理理论的探测

许多超出标准模型的新物理理论预言了新的荷电规范玻色子W'的存在.首先计算了小Higgs模型和三点无Higgs模型预言的W'对子过程eq→νq'的贡献,然后讨论了在未来的高能ep对撞机(THERA)实验和e e-对撞机(ILC)实验中通过此过程探测新粒子的可能性,最后我们研究了具有T宇称的小Higgs(LHT)模型预言的新费米子经与此类似过程的产生.数值结果显示:过程eq→νq'对于W'是相当敏感的,我们可以在THERA和ILC实验中利用此过程来区分和检验不同的新物理模型.     

遍举衰变B→K^（＊）l^＋l^-与top夸克双Higgs模型

在top夸克双Higgs模型(T2HDM)下,利用形状因子光锥求和的新结果,讨论Higgs玻色子对遍举衰变B→K(*)l+l-的分支比和前后不对称的贡献.在所考虑的参数空间内,通过理论计算发现:(1)包括新物理的贡献后,有效Wilson系数中元素A7,A9和A10的符号仍然保持不变.(2)考虑形状因子的误差后,衰变B→K(*)l+l-的分支比能够对荷电Higgs玻色子的质量给出很强的限制,质量大约是350 GeV的荷电Higgs玻色子是实验所允许的.(3)中性Higgs玻色子的效应有可能在衰变B→Kl+l-(l=μ,τ)的前后不对称中观察到.     

双Higgs模型下对B_c~-→τ_τγ衰变过程的研究

B介子纯轻衰变Bc→lv(l=e,μ)过程由于螺旋度压低导致衰变分支比很小,以致于实验上无法观测到.但人们在新物理模型:双Higgs模型下分析纯轻过程发现该过程对新物理很敏感,我们分别在标准模型和双Higgs模型下对Bc介子的辐射衰变Bc-→τ--ντγ进行了研究,发现辐射衰变受新物理影响也比较明显.双Higgs模型是在标准模型的基础上增加一个Higgs二重态,其余部分保持不变,它是标准模型最简单的扩充,模型Ⅰ,Ⅱ[1]和模型Ⅲ的区别就是后者允许树图阶的味改变中性流(FCNC).在模型Ⅱ下只考虑了荷电规范玻色子的耦合,由于MH>MB,MW>MB,那么从中间…     

过程eq→vq′与新物理理论的探测

许多超出标准模型的新物理理论预言了新的荷电规范玻色子W′的存在．首先计算了小Higgs模型和三点无Higgs模型预言的W′对子过程eq→vq′的贡献,然后讨论了在未来的高能ep对撞机（THERA）实验和e^＋e^-对撞机（ILC）实验中通过此过程探测新粒子的可能性,最后我们研究了具有T宇称的小Higgs（LHT）模型预言的新费米子经与此类似过程的产生．数值结果显示：过程eq→vq′对于W′是相当敏感的,我们可以在THERA和ILC实验中利用此过程来区分和检验不同的新物理模型．     

高能p(p-)碰撞过程中的光生SM Higgs玻色子

计算了LHC条件下,p(p-)以质心系能量为(s)=14TeV以及200TeV碰撞过程中的光生标准模型Higgs玻色子截面.结果表明,在此条件下,可以在质量区50～300GeV内测量到SM Higgs玻色子.     

Z′模型下研究B介子衰变到K~*ф过程的极化反常

标准模型下,赝标介子B衰变到两个矢量介子K*的过程是一个纯企鹅图的过程.理论计算得到这一过程是以纵向极化为主的.然而,BaBar和Belle最近的实验结果表明这一过程具有较大的横向极化分数.对此,我们试图在标准模型框架以及新物理中寻找合理的解释.附加的Z′规范玻色子是对标准模型的扩展,实验上给出它的质量下限约500个GeV,我们这里研究的Z′的质量在几百个GeV至一个TeV之间,且假设Z与Z′之间无混合.当新的规范玻色子Z′与费米子之间的手征耦合矩阵非正比于一个单位矩阵时,B介子稀有衰变过程中产生味改变中性流.Z′传递的b→s-ss过…     

在2HDM模型下γγ→tH-过程的散射截面的树图级计算

带电Higgs粒子在2HDM模型中具有不同于标准模型的显著特征,寻找带电Higgs粒子是验证2HDM模型的一个非常重要方面.计算了两个光子的碰撞过程γγ→t-bH-的最低阶(树图级)的散射截面,讨论了散射截面与模型参数tanβ和带电Higgs粒子的质量之间的关系.计算结果表明当模型参数tanβ在5～40时,散射界面的数量级可达10-2pb;而带电Higgs粒子的质量大致在100～400GeV.     

TC2模型中顶夸克的稀有衰变

虽然粒子物理的标准模型 (SM )已被大量的精确试验所验证 ,但是它不能解释电弱对称性破缺问题 ,而且由于Higgs场的引入 ,导致了理论的“平庸性”和“不自然性”等问题 .为了解决SM存在的上述问题 ,人们提出了一些超出标准模型的理论 (通称新物理 ) ,人工色technicolor(TC)理论是新物理中具有代表性的一类理论 ,它去掉了基本的Higgs场 ,引入了一种类QCD的强相互作用 (TC)力 .在Λ～ 1TeV标度 ,TC相互作用实现了电弱对称性动力学破缺 .这类理论预言了一些新的、有质量的规范玻色子和赝标哥尔斯通粒子的存在 .多年来 ,人们通过对TC理论…     

CMS实验的希格斯性质研究

LHC (Large Hadron Collider)是目前世界上能量最高的强子对撞机. CMS (Compact Muon Solenoid)是LHC上的主要实验之一,其目标就是要寻找希格斯粒子,寻找超出标准模型的其他新粒子.本文简要介绍CMS实验发现希格斯粒子和研究希格斯粒子性质的进展.目前CMS已经发现了gg H, VBF, VH和tt H等4种产生道,也看到了4轻子、两光子、WW、ττ和bb等衰变道,确立了希格斯与矢量玻色子的耦合,也确立了与第三代费米子t, b和τ的耦合,测量了希格斯的质量、宽度、衰变分支比、自旋宇称、产生截面和微分截面,在误差范围内没有发现与标准模型的明显偏离.由于现在的研究结果主要来自2016年数据,误差还比较大,所有RUN2的数据分析完成以后,结果预计会有改进.     

高能p碰撞过程中的光生SM Higgs玻色子(英文)

计算了LHC条件下 ,p p以质心系能量为 s =1 4TeV以及 2 0 0TeV碰撞过程中的光生标准模型Higgs玻色子截面 .结果表明 ,在此条件下 ,可以在质量区 50～ 30 0GeV内测量到SMHiggs玻色子 .     

在2HDM模型下γγ→bH~-过程的散射截面的树图级计算

带电Higgs粒子在2HDM模型中具有不同于标准模型的显著特征,寻找带电Higgs粒子是验证2HDM模型的一个非常重要方面。计算了两个光子的碰撞过程γγ→tb-H-的最低阶(树图级)的散射截面,讨论了散射截面与模型参数tanβ和带电Higgs粒子的质量之间的关系。计算结果表明:当模型参数tanβ在5～40时,散射界面的数量级可达10-2pb;而带电Higgs粒子的质量大致在100～400GeV。     

在2HDM模型下γγ→t-bH-过程的散射截面的树图级计算

带电Higgs粒子在2HDM模型中具有不同于标准模型的显著特征，寻找带电Higgs粒子是验证2HDM模型的一个非常重要方面。计算了两个光子的碰撞过程γγ→tbH^-的最低阶(树图级)的散射截面，讨论了散射截面与模型参数tan β和带电Higgs粒子的质量之间的关系。计算结果表明：当模型参数tan β在5～40时，散射界面的数量级可达10^-2pb；而带电Higgs粒子的质量大致在100～400GeV。     

在KLOE/KLOE-2实验中寻找暗传播子（英文）

一个新的矢量玻色子的存在已经在不同的背景下被提出,这个新矢量玻色子与标准模型粒子的耦合可以通过动力学混合,对U玻色子,或者通过耦合到重子数,对B玻色子.暗物质传播子的直接寻找可以在加速器上进行.DANEΦ-工厂中的KLOE探测器大量研究了U玻色子参与的两种过程:介子的达利兹衰变,即伴随→ηU,U→e+e-过程,以及连续统事件e+e-→Uγ过程.在所有这些过程中,对于质量区间在4 Me V/c2MU980 Me V/c2,我们可以给出U玻色子耦合参数ε2上限在10-7到10-5.KLOE也在暗希格斯辐射过程e+e-→U h',U→μ+μ-中寻找U玻色子,mU和mh'在参数空间中被分别限定在2mμmU1 000 Me V/c2和10 Me V/c2mh'500 Me V/c2的范围内.同时新的数据采集已经在KLOE-2设备上运行,未来3年采集目标将在5 fb-1以上.新的大数据样本将进一步提高暗耦合常数的上限.     

稀有衰变过程B_u~+→π~+l~+l~-,ρ~+l~+l~-与top夸克双Higgs模型下新物理效应

利用光锥求和规则得到的形状因子,在标准模型和top夸克双Higgs模型(T2HDM)下计算新物理对衰变过程Bu+→π+l+l-和Bu+ρ+l+l-(l=e,μ)的分支比和前后不对称的贡献.从数值计算结果发现,新物理对这些衰变过程的分支比的贡献不是很大,理论预言与标准模型下的结果符合得很好.top夸克双Higgs模型下新物理对前后不对称的影响很小.对Bu+π+(ρ+)l+l-衰变过程的较低双轻质量区域内双轻不变质量分布和前后不对称的精确测量,将有助于区分标准模型和新物理模型.     

稀有衰变过程Bu+→π+l+l-,p+l+l-与top夸克双Higgs模型下新物理效应

利用光锥求和规则得到的形状因子,在标准模型和top夸克双Higgs模型(T2HDM)下计算新物理对衰变过程Bu+→π+l+l-Bu+→p+l+l-(l=e,μ)的分支比和前后不对称的贡献.从数值计算结果发现,新物理对这些衰变过程的分支比的贡献不是很大,理论预言与标准模型下的结果符合得很好.top夸克双Higgs模型下新物理对前后不对称的影响很小.对Bu+→π+(p+)l+l-衰变过程的较低双轻质量区域内双轻不变质量分布和前后不对称的精确测量,将有助于区分标准模型和新物理模型.