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高能物理程序包及其应用

姚坤  
【摘要】:如今的粒子物理理论研究,已深入到极微观的层次——夸克尺度。而且随着实验数据的不断丰富,对粒子物理的理论研究更是取得了相当大的进展。在过去的几十年里,标准模型理论预言和实验的吻合表明标准模型在描述电弱物理方面是成功的。标准模型已成为粒子物理研究的基石。虽然我们已经对物质世界基本粒子的性质和作用规律有了比较系统的认识,但各种实验的展开又不断给现有的理论模型新的挑战。随着实验对标准模型的精确测量,人们已经看到了标准模型的不完美之处。若说这仅仅是些无伤大雅的小偏差,那么近年来的宇宙观测试验则给现有的理论模型提出了巨大挑战。标准模型在解释宇宙学新发现领域显得无能为力,由此也促进了新物理模型的发展。 现阶段,物理理论研究有了多种手段和较丰富实验数据素材,许多理论模型在得到实验检验的同时也在承受大量实验的挑战。在研究方法上,很多物理量的精确测量和复杂的理论计算已经可以借助先进的实验仪器和高性能的计算机而得以实现。而且很多理论都可以借助于计算机的模拟而进行唯象上的研究。如今的理论研究和科学实验联系的越来越紧密,很多理论模型都面临着实验的精确测量检验。 鉴于Higgs粒子在标准模型中的重作用,寻找以及研究其性质一直是高能物理研究的热门课题。特别是最近LHC公布的Higgs粒子寻找结果使得Higgs物理再度成为焦点。 超对称模型作为近年来的热点研究模型,理论本身在构造时就具有了很好的性质,在解释宇宙暗物质和一些新物理现象时也有独到之处。现在高能物理对撞机实验的能量越来越高,已经达到了可以检超对称模型的能力。 本文就先简要介绍了粒子物理中标准模型和超对称模型的理论知识,然后分析了与超对称模型中Higgs物理研究相关的几个软件包:NMSSMTools,SuperISO,Feynhiggs。介绍了程序的使用,参数的输入,使用中遇到的问题解决方法。 研究工作主要集中于对超对称模型中最小超对称模型(MSSM)和次最小超对称模型(NMSSM)的唯象研究。主要研究方法是考虑CERN的LHC125GeV Higgs粒子的实验限制和稀有衰变过程Bs以及暗物质直接探测实验XENON100对超对称模型中参数的限制和对Higgs物理的影响。 通过对以上实验限制的综合研究,我们得出了现有实验对超对称模型参数的一些影响规律。重要的Higgs相关结论是在MSSM中实验不倾向重的CP-even Higgs粒子是类标准模型Higgs粒子。LHC很难发现通过bb H/A道发现重的非标准模型希格斯玻色子H/A,以及很难通过gb tH发现荷电Higgs粒子。


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