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强子碰撞产生超对超Higgs粒子过程的QCD修正的研究

吴鹏  
【摘要】:粒子物理中的标准模型(SM)已经被证明是非常成功的理论模型.标准模型的粒子谱中除了提供粒子质量的Higgs玻色子外都已经被高能加速器实验所找到,由于中性标量Higgs玻色子是电弱对称自发破缺机制(Higgs机制)所必须的,寻找Higgs粒子和探究电弱对称破缺机制是未来高能对撞机实验的重要目标之一。美国费米实验室的Tevatron和将于2008年投入运行的西欧核子中心大型强子对撞机(LHC)是寻找Higgs粒子的良好实验平台。Tevatron和LHC都是强子对撞机,LHC的对撞能量为14TeV,年积分亮度为100fb~(-1)/y,性能参数比Tevatron有很大提高。 虽然标准模型已经取得巨大的成功,但其所遇到的困难使得人们越来越相信,它是一个更基本的理论的低能(~100GeV)有效近似。最小超对称标准模型(MSSM)是标准模型的众多扩展模型中最有吸引力的一个。最小超对称标准模型预言存在五个物理的Higgs粒子:两个CP宇称为偶的中性Higgs粒子H~0,h~0,一个CP宇称为奇的中性Higgs粒子A~0,及一对带电的Higgs粒子H~±。最近几年的研究发现,MSSM中最轻的中性Higgs粒子h~0的质量不超过150GeV,如果最小超对称标准模型正确,h~0将必然能够在LHC上探测到,而且在MSSM的很大参数空间上,LHC将能够探测到两个以上的最小超对称Higgs粒子。 由于强子对撞机上Higgs粒子产生过程的初态是参与强相互作用的夸克或胶子,因此反应截面的微扰论领头阶(Leading Order)结果包含很大的理论上的不确定度。而精确的实验测量要求理论计算给出尽可能精确的预言。在包括微扰论次领头阶(Next toLeading Order)修正后,理论预言的不确定性会大大降低。因此计算强子对撞机上Higgs粒子产生过程的次领头阶量子色动力学(NLO QCD)修正就变得非常重要,而且NLOQCD修正的计算是一件复杂而富有挑战性的工作。在讨论超对称模型时,除了要考虑类标准模型(SM-like)的QCD修正外,还需要考虑超对称QCD(SUSY QCD)的贡献。本论文中将给出最小超对称标准模型下,强子对撞机上几个通过Yukawa耦合产生Higgs粒子过程的NLO QCD修正的计算结果。 在强子对撞机上,Higgs粒子与重夸克的伴随产生是非常重要的产生道。我们不仅能够通过这个反应模式寻找Higgs粒子,而且能够直接的研究Higgs粒子与夸克的耦合(Yukawa耦合)性质。在最小超对称标准模型下,当真空期望值比率tanβ较大时,Higgs与底夸克的Yukawa耦合将比标准模型中相应的耦合大大加强,因此Higgs与底夸


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