強子對撞機上Higgs對產(chǎn)生中的RS額外維效應(yīng)研究.pdf

1、標(biāo)準模型是迄今為止描述自然界基本相互作用最成功的理論之一，它是基于SU(3)C×SU(2)L×U(1)Y的規(guī)范理論，并成功地統(tǒng)一了電磁、弱和強相互作用。隨著Higgs玻色子的發(fā)現(xiàn)，高能對撞機的下一個重要目標(biāo)就是精確檢驗其性質(zhì)并最終確定其是否為標(biāo)準模型預(yù)言的Higgs粒子。精確測量Higgs玻色子與標(biāo)準模型中其他粒子的耦合以及Higgs玻色子自耦合，對于人們進一步理解電弱對稱性破缺機制也具有十分重要的意義。為了精確測量Higgs自耦合并重

2、建Higgs勢，需要在理論上對Higgs玻色子對產(chǎn)生過程進行研究。另一方面，標(biāo)準模型雖然取得了巨大成功，但它只是成立于電弱標(biāo)度之下的一個有效理論，還存在各種各樣的缺陷，因此對超越標(biāo)準模型之外的新物理的尋找也是十分重要的。在眾多的新物理模型中，額外維模型因為預(yù)言了TeV能標(biāo)下的量子引力效應(yīng)而非常引入注目。因此，在本篇工作中，我們精確研究了LHC和HE-LHC上pp→HH+X過程中可能的Randall-Sundrum(RS)額外維效應(yīng)。

3、r>　　在RS額外維模型中，我們研究了pp→HH+X產(chǎn)生過程的次領(lǐng)頭階QCD修正。我們采用維數(shù)正規(guī)化方案來正規(guī)化紫外和紅外發(fā)散，圈圖中的紫外發(fā)散通過重整化消除，而紅外發(fā)散則需要和實輻射過程以及部分子分布函數(shù)的抵消項相消。其中實膠子和實夸克輻射中的紅外發(fā)散我們利用兩相空間截斷(TCPSS)方法進行分離。我們的計算結(jié)果表明:當(dāng)Higgs玻色子對不變質(zhì)量落在較輕的兩個Kaluza-Klein(KK)引力子質(zhì)量附近，或者Higgs玻色子位于中心

4、快度區(qū)域時，RS額外維效應(yīng)非常顯著。因此，對末態(tài)Higgs玻色子取合適的運動學(xué)截斷，可以非常有效地將RS額外維信號從標(biāo)準模型本底中分離出來。我們還研究了Higgs玻色子對產(chǎn)生截面對RS額外維模型輸入?yún)?shù)的依賴。隨著第一個RS-KK引力子質(zhì)量M1的增大或者有效耦合參數(shù)c0的減少，產(chǎn)生截面迅速降低。隨后我們用窄寬度近似的方法分析了末態(tài)Higgs玻色子對的衰變，并進一步研究了LHC和HE-LHC上pp→HH→bb(τ)+(τ)-+X信號過程的

5、本底，結(jié)果表明如果選取合適的運動學(xué)截斷，標(biāo)準模型本底可以被壓低，但RS額外維效應(yīng)仍然非常明顯。因此，在LHC和HE-LHC上通過該過程來研究RS額外維信號是可行的。
　　本論文在研究過程中的主要創(chuàng)新之處如下：
　　本文首次在RS額外維模型中，對LHC和HE-LHC上pp→HH+X產(chǎn)生過程的次領(lǐng)頭階QCD修正做了系統(tǒng)的研究，并深入分析了RS額外維模型輸入?yún)?shù)對產(chǎn)生截面的影響。通過對末態(tài)Higgs玻色子對衰變以及相關(guān)標(biāo)準模型本底