论文摘要
内容摘要：标准模型（SM）已经取得了巨大的成功,它是目前粒子学界公认的最好的理论。然而SM仍存在着许多自身难以解决的问题,如自由参数太多、平庸性、不自然性问题等,因此它被认为是一种低能有效理论。所以,人们普遍认为在SM之外应该有新物理理论的存在。左右Twin Higgs（LRTH）模型就是2006年被提出来的新物理模型,它很好的实现了Twin Higgs机制,从而解决了小等级问题。在LRTH模型中,除SM中的粒子外,还预言了新的粒子,质量在TeV量级的顶夸克伙伴T就是其中之一。本文主要讨论了顶夸克伙伴T在高能对撞机上的可能物理信号,为将来在高能对撞机实验中探测顶夸克伙伴T存在的物理迹象提供理论依据和指导。首先,我们研究LRTH模型预言的顶夸克伙伴T与顶夸克在国际高能直线对撞机（ILC）上的联合产生。计算结果表明,LRTH模型预言的顶夸克伙伴T与顶夸克的联合产生截面很小,所以不能在未来ILC实验中被探测到。其次,我们计算了LRTH模型预言的顶夸克伙伴T由过程ep→eb+X→veT+X在未来直线-环形ep对撞机（THERA）上的单产生截面。由数值结果我们可以看出,当100 GeV≤M≤300GeV和500 GeV≤f≤1000 GeV时,顶夸克伙伴T的产生截面范围为72.7 fb～0.1 fb,因此在THERA上探测LRTH模型预言的顶夸克伙伴T是有可能的。最后,我们研究LRTH模型预言的顶夸克伙伴T与顶夸克由子过程gg→tT+tT和qq→tT+tT（q=u、c、d、s和b）在大型强子对撞机（LHC）上的联合产生。从数值结果中可以看出,在质心能量为（?）=14 TeV的LHC上年积分亮度为￡int=100 fb-1时,取100 GeV≤M≤300 GeV和500 GeV≤f≤1500GeV时,顶夸克伙伴T与顶夸克联合产生的总截面为177.6 fb～0.013 fb,这样每年将有几个甚至高达几千个tT+tT的事例产生,因此顶夸克伙伴T将非常有可能在LHC上被探测到。除LRTH模型以外的很多新物理模型中也预言了顶夸克伙伴T。具有T宇称的最小Higgs（LHT）模型就是其中之一,LHT模型预言的顶夸克伙伴T分为顶夸克的T-odd伙伴T-和顶夸克的T-even伙伴T+。所以,为了分辨高能对撞机信号中的顶夸克伙伴T,我们在上面的工作基础之上还计算了LHT模型中预言的顶夸克伙伴T+相应过程的产生截面。由我们的数据结果对比可以看出,在大部分参数空间范围内,LRTH模型预言的顶夸克伙伴T在LHC、ILC和THERA上的产生截面都大于LHT模型预言的顶夸克伙伴T+。因此,在高能对撞机实验中将很有可能区分出顶夸克伙伴T的产生信号。