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高能直线对撞机上中性Top-pion介子的探测

杨悦玲  
【摘要】:标准模型(SM)作为低能有效理论是一个成功的典范。至今仍没有发现明显偏离标准模型的实验事例。但是它不能解释质量产生的动力学原因,而且它的标量部分存在平庸性,不自然性等问题。因此人们猜想在标准模型之外可能有新物理存在。为此人们进行了许多有意义的探索,其中,人工色(Technicolor)理论是新物理中重要的、有希望的候选者之一。本文介绍了目前人工色模型中比较流行的顶色辅助的人工色(TC2)模型,并在其框架下研究了未来e~+e~-直线对撞机上和eγ对撞机上中性Top-pion介子:П_t~o的产生过程。 首先,我们研究了一个产生中性Top-pion介子的味改变过程e~+e~-→t(?)П_t~o。计算结果表明:在TESLA对撞机上,当质心能量高时,在大多数参数区间,e~+e~-→t(?)П_t~o的产生截面可达到0.1fb量级,每年可有数十个П_t~o介子事例产生。当П_t~o质量较小时,由于共振效应,产生截面可达几个fb。由于背景干净,有可能在TESLA对撞机上探测到П_t~o事例。另一方面,我们发现,可以在实验中清晰地探测到toppion-charm不变质量分布中的共振峰。另外,我们还对费米子对和П_t~o协同产生的过程e~+e~-→f(?)_П_t~o(f=u,d,c,s,t,b,e,μ,γ)进行了研究.其中,e~+e~-→f(?)П_t~o(f'=u,d,c,s,μ,γ)过程的散射截面的最大值只能达到0.01fb的量级。因而,通过这些过程我们很难探测到Top-pion介子。而过程e~+e_-→e~+e_-П_t~o,e~+e~-→t(?)П_t~o和e~+e~-→b(?)П_t~o的散射截面在适当的参数下可达到几个fb的量级,并且中性的Top-pion介子的年事例数有几百个。我们还发现共振效应能使e~+e~-→e~+e~-П_t~o和e~+e~-→b(?)П_t~o过程的散射截面提高到几个fb的量级;而且在e~+e~-→e~+e~-П_t~o过程中,当Mn=350GeV时,存在一清晰可探测的锐峰。这些过程为我们提供了一个极好的良机,来探测П_t~o介子,从而检验TC2模型。 最后,我们在eγ对撞机上通过e~-γ→e~-П_t~o研究了中性Top-pion介子的产生过程。结果表明:这一过程的散射截面可达到几十个fb,在未来e~+e~-直线对撞机上,中性Top-pion介子的年事例数多于10~3个。另一方面,e~-γ→e~-П_t~o过程的散射截面比标准模型(SM)和最小超对称模型(MSSM)下的类似过程大一个量级(例如SM下的e~-γ→e~-H和MSSM下的e~-γ→e~-H~o(A~o,h~o)过程)。因而,我们很容易把中性的Top-pion介子同SM和MSSM下产生的Higgs玻色子区分开来。


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