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B_s→μ~+μ~-对CMSSM的限制及其在LHC上Higgs物理中的应用

张海花  
【摘要】:在过去的几十年里,理论与实验的惊人吻合已经充分证明了粒子物理标准模型在描述电、弱物理方面的成功,但是其自身的缺陷也暗示标准模型之外的新物理的存在。超对称模型就是广受青睐的新物理模型之一,而最小超对称模型作为最简单的标准模型的超对称扩充备受关注,其唯象学性质一直是理论研究的热门课题。本文,我们研究与最小超引力模型类似的、具有一定边界条件的最小超对称模型(即受限的最小超对称模型,CMSSM)的唯象学性质及其在LHC上Higgs物理中的应用。 稀有衰变B_s→μ~+μ~-,因其实验测量值与SM理论计算值不符,且高于SM计算值,而被认为是新物理模型存在的重要依据,也被认为是探讨新物理的重要手段。在最小超对称模型中,稀有衰变B_s→μ~+μ~-分支比可被中性Higgs粒子(H,h,A)和chargino-stop圈抬高,且随着tanβ增大而增大,而被作为探讨超对称粒子存在与否的重要方法,尽管B_s→μ~+μ~-的实验上限目前仍不断被更新。比如,2012年最新实验测量结果显示,稀有衰变B_s→μ~+μ~-分支比实验上限已从2011年的1.1×10~(-8)下降至7.7×10~(-9)(CMS测量结果)和4.5×10~(-9)(LHCb测量结果,在考虑理论不确定度后为6.0×10~(-9))。目前,在最小超对称框架下有关稀有衰变B_s→μ~+μ~-的研究已经很多,本文也是其中之一。这里,我们主要通过稀有衰变B_s→μ~+μ~-2011年7月的测量结果来研究CMSSM,并讨论其唯象学性质及其在LHC上Higgs物理中的应用。 利用程序包NMSSMTools扫描选定的参数空间,同时考虑各种实验限制。除直接讨论B_s→μ~+μ~-的限制外,我们还以双比率R形式探讨了B_s→μ~+μ~-以做对比,并讨论了CMSSM中满足各种限制后的存活参数空间的特点。我们将满足所有限制的存活点投影到不同的平面上,分析讨论这些存活点参数空间的唯象学性质及其在LHC上Higgs物理中的应用。 我们知道LHC需要借助大tanβ和小m_A来寻找非类标准模型Higgs粒子,但是来自B_s→μ~+μ~-及双比率的限制却将参数空间推向小tanβ和大m_A的区域,所以LHC上很有可能只能发现唯一一个与标准模型Higgs性质非常类似的Higgs粒子,却很难发现其它超对称Higgs粒子。最后我们得出,在30fb~(-1)积分亮度下,LHC只能发现一个与标准模型Higgs粒子性质非常相似的粒子(即通常文献所言Lone Higgs Scenario)这一重要结论。


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