大型強子對撞機上與Higgs相關的新物理研究

《大型強子對撞機上與Higgs相關的新物理研究》是依託濟南大學，由李洪蕾擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大型強子對撞機上與Higgs相關的新物理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李洪蕾
• 依託單位：濟南大學

項目摘要

精確檢驗標準模型、尋找標準模型之外的新物理信號是當前大型強子對撞機（LHC）實驗研究的主要物理目標：實驗研究方面，最近LHC上的ATLAS和CMS實驗組發現了一個疑似標準模型中預言的Higgs粒子，在精確檢驗標準模型方面取得了相當大進展；理論研究方面，對於包括超對稱模型、左右對稱模型、額外維模型、雙Higgs二重態模型、大統一模型等在內的新物理模型的探索與研究也在不斷深入和擴展。LHC對撞能量和亮度的進一步提高有利於尋找超出標準模型的新物理信號（特別是對於各類新物理模型中預言粒子的質量及其相互作用強度參數等的研究）。本項目主要通過與Higgs粒子產生相關的新物理過程，研究各類新玻色子（如Z'、W'、帶電Higgs粒子等）在強子對撞機上的產生信號，利用數值計算及探測器模擬等方法對其相關性質進行深入研究，將理論預言與實驗結果進行比較，尋找新物理信號並對可能的新物理模型進行鑑別。

結題摘要

精確檢驗標準模型、尋找超出標準模型的新物理是當前高能物理研究的重要方向。Higgs粒子的發現，標誌著人們尋找到了粒子物理標準模型的最後一塊基石。標準模型理論成功的解釋了大量的高能物理實驗現象，是人類認識物質基本組成探究基本相互作用的巨大成功。但還存在如質量等級、暗物質、中微子質量等問題需要擴充或是修正標準模型理論。本項目主要進行了大型強子對撞機上與Higgs粒子相關的新物理研究，主要開展了四方面的研究工作。（1）包含Z’粒子的ZH伴隨產生過程的研究。利用ZH過程的對撞機信號明顯的特點，我們給出了利用末態輕子分布前後不對稱度來區分Z’粒子與費米子相互作用的方法，並且這一過程有助於我們理解Z’ZH相互作用的性質。（2）研究新規範玻色子W’的產生過程。利用W’t的伴隨產生，對於LHC上尋找新物理給出預言。系統分析了W’粒子的各種可能衰變道，選取合適的對撞信號，給出實驗上尋找W’粒子的潛力分析，並且對比了左右手W’粒子的末態衰變產物的角分布，利用前後不對稱度可以區分W’粒子的手征性。（3）通過研究重Higgs粒子與頂夸克對的伴隨產生過程研究Yukawa相互作用。利用top自旋關聯，通過末態帶電輕子的運動學分布選擇合適的觀測量，利用觀測量數值或是分布的不同我們可以確定Higgs粒子的標量性、贗標量性或兩者混合性，並且我們也分析了主要的背景過程給出了不同對撞能量下的信噪比。（4）強子化過程中色連線效應的研究。強子化過程是研究高能對撞過程不可避免的部分，深入理解強子化過程有助於我們在對撞機上尋找新物理信號。在強子化過程中四個重夸克產生的色結構可以有不同的組合形式。利用不同的強子化模型，我們模擬計算了雙重重子產生過程。通過末態事例形狀的分析，我們發現夸克組合模型和弦碎裂模型的結果是一致的。本項目的研究工作有助於人們理解Higgs粒子的性質以及探索超出標準模型新物理。