重轻子在LHC上的产生

论文摘要

内容摘要：粒子物理学的标准模型（SM）是基于规范群SU（3）C×SU（2）L×U（1）Y的规范不变性和Higgs机制建立起来的。规范不变性已经被实验所证实,但是在实验上至今还没有发现对称性自发破缺所必须的自旋为零的Higgs粒子,所以Higgs机制还处在假设阶段。SM描述了弱、电、强相互作用,并很好的解释和描述了基本粒子的性质和它们之间的相互作用。SM包含三代轻子,l=e,μ,τ及其相应的中微子。SM预言的中微子是严格无质量的。但是太阳中微子实验和大气中微子实验显示不同味中微子之间发生振荡,中微子是有质量的,这就表明了SM具有局限性。另外SM中还存在着很多的问题：如自由参数较多、不自然性问题、平庸性问题等等。因此我们有理由怀疑SM是不完善的,这就需要引入新的理论模型,或者对SM进行扩展。利用seesaw机制扩展SM,可以很好的解决中微子质量问题,同时预言了质量较重的轻子存在（重轻子）。重轻子的存在也不是偶然的,许多超出SM模型的新物理模型也预言了重轻子的存在。例如：最小走动人工色模型、3-3-1模型和小Higgs模型等等都有人详细的讨论过重轻子问题。但是在具有T宇称的最小Higgs（LHT）模型下重轻子在CERN的大型强子对撞机（LHC）上的产生还没有人详细的研究过。本文主要介绍了LHT模型和T-odd重轻子的产生。在LHT模型基础上,我们详细的讨论了在LHC上,重轻子的所有可能产生过程gg→lH+lH-,qq→lH+lH-,γγ→lH+lH-和VV→lH+lH-（V=W或Z）,计算了这些过程的产生截面并给出了简单的现象学分析。我们发现这些过程大部分产生截面都比较小,只有Drell-Yan过程qq→lH+lH-的产生截面稍大一些,我们取合理的参数可使其达到270 fb。如果LHC积分亮度为￡int=100 fb-1,质心能量（?）=14 TeV,那么每年将有几万个lH+lH-事例数产生。这表明将来在LHC上可能产生的物理信号,能够有助于检验LHT模型,并且区分不同的新物理模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 中微子理论概述及其实验现状
• 1.2 重轻子概述
• 1.3 工作简介
• 第二章 Seesaw机制
• 2.1 Seesaw机制的基本思想
• 2.2 Seesaw Ⅲ机制
• 2.3 包含seesaw Ⅲ机制的新物理模型预言的重轻子
• 第三章 最小走动人工色（MWT）模型预言的重轻子
• 3.1 MWT模型的基本思想
• 3.2 MWT模型预言的重轻子
• 3.3 LHC上重轻子现象学的研究
• 第四章 LHT模型综述
• 4.1 小Higgs模型的基本思想
• 4.2 LH模型
• 4.2.1 LH模型基本内容
• 4.2.2 LH模型与中微子质量
• 4.3 LHT模型
• 4.3.1 标量
• 4.3.2 规范玻色子
• 4.3.3 T-odd轻子
• 第五章 LHT模型预言的T-odd荷电轻子对在LHC上的产生
• 5.1 T-odd荷电轻子对在LHC上的产生过程
• 5.1.1 动机
• 5.1.2 胶子熔合过程
• 5.1.3 Drell-Yan过程
• 5.1.4 γγ熔合过程
• 5.1.5 矢量玻色子熔合过程
• 5.2 T-odd轻子的衰变
• 5.3 数值结果与讨论
• 第六章 结论
• 附录一 研究生期间所做的工作
• 参考文献
• 附录三 致谢