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次最小超对称标准模型中荷电Higgs粒子性质研究

郭林  
【摘要】:粒子物理的发展在当下是非常迅速的,主要研究微观世界(例如夸克,电子,中微子等)中物质的结构、性质和相互作用。2012年7月,位于欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上ATLAS和CMS实验组发现了标准模型的最后一个粒子,之后该粒子被认为是希格斯(Higgs)粒子。这个发现使得标准模型更加完善,开启了粒子物理的新纪元。标准模型理论利用电磁、弱和强相互作用把构成物质的基本单元紧紧连接起来,形成大千世界,标准模型是迄今为止描述电磁、弱和强相互作用的成功理论。随着实验的推进,标准模型逐步被解读,但是相继出现了一些问题,如标准模型不能实现相互作用的统一、中微子具有质量等等。为了解决这些问题,物理学家提出了一些新模型。最小超对称标准模型(MSSM),次最小超对称标准模型(NMSSM)等。本文就是在NMSSM中展开研究工作。随着时间的发展,实验技术不断更新换代,更多的问题被发现,如:暗物质探测实验发现银心宇宙线超出,MSSM中μ参数的问题等。NMSSM是MSSM最简单的扩展,和最小超对称模型相比,次最小超对称模型(NMSSM)通过引入额外的希格斯单态粒子场,获得真空期望值使其在要求的范围内生成含有μ的项,单态场的引入使Higgs的质量在树图阶有一个极大的抬高,使得NMSSM在解释希格斯质量方面更加自然。荷电Higgs玻色子是标准模型之外新物理的一个重要预测。在这项工作中,对NMSSM的参数空间进行随机扫描,考虑了各种实验约束,包括在13 TeV LHC上直接探测的限制,并且将次轻的CP-even希格斯玻色子作为类标准模型来提取样本。我们发现荷电Higgs玻色子的质量最轻达到350 GeV,最轻的CP-even Higgs玻色子?能达到48 GeV,最轻的CP-odd Higgs玻色子能达到82 GeV。荷电Higgs玻色子主要衰变到t b,但是一些独特的衰变道也是开放的,~±→(2~±?和~±→(2~±(6衰变分支比最大能达到20%和11%,能够用来区分最小超对称模型和次最小超对称模型。这么重的荷电Higgs玻色子在能量为13TeV和亮度为36.1 fb的LHC上是很难得到的,它的探测需要更高的能量和亮度。


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