TC2模型下正负电子对撞机上底夸克对产生的分析

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1、第一章引言标准模型(sM)是描述粒子间强相互作用和电弱作用的基本理论，它由量子色动力学(QcD)[1]和电弱统一模型(GSW)[2，3，4]两部分组成，是目前比较成熟的规范量子场理论，它有效描述了能量在Q一100GeV(或尺度小于10_“cm)范围物质的基本相互作用，是二十世纪物理学最重大的成就之一。sM创建30年来，成功地经受了大量实验的检验。例如规范玻色子∥2、z的发现[5]，粲夸克、底夸克的确认以及顶夸克的发现[6]等。然而，目前电弱对称性破缺(EWSB)机制问题仍不明朗，产生EwSB的Higgs粒子还未发现。到目前为止，

2、高能物理实验还未发现Higgs粒子，最新的实验数据在进一步证明标准模型是较好的低能有效理论的同时，也暗示新物理的存在。理论上，标准模型中Higgs场的引入带给该模型一些无法避免的问题。在标准模型中引入基本标量场部分是为了产生su(2)。xu(1)，对称性的自发破缺，在最小标准模型中引入了一个Higgs二重态≯并引入妒场自作用势：矿如)；一肛2陋f2+旯f妒f4(1．1)由此导致f毋2)墨三v2茸o(1．2)、加2西的与v正交的三个分量为Goldstone玻色子，被彤。，z吃掉后使∥2，z获得质量，沿v方向的量子激发是物理可观测的

3、Higgs玻色子，其质量为：小；一2细2(1．3)由于A是自由参量，所以此理论不能预言扰。的值，目前Higgs玻色子尚未在实验中发现。为了使费米子获得质量，理论中还需引入一系列的汤川耦合，i面舢，这又带来一系列参数。基本标量场部分包含的自由参量有A，v，正，凡，，r，无，厶，，c，正，，，，^共11个。其它参数还有：3个耦合常数g，陋u(3)。】]，g：陋口(2)。】，g，Ⅳ(1)，】，cKM矩阵元中3个cabibbo混合角，1个描述cP破坏的相因子，1个QcD的真空相角。所以，标准模型中包含可调的自由参数共有19个。人们一般认

4、为含有这么多自由参量的理论不像是一个基本理论，它更像是某种等效理论。因此现有的标准模型应该有其背后更基本的相互作用理论。sM不能给出质量产生和电弱对称性自发破缺的动力学解释，而且基本标量场的引入带第一章引言来了如下问题：(1)Higgs是标准模型中唯一的非规范作用部分；(2)A毋4理论具有平庸性[7]：(3)由于基本标量场自能的圈图修正具有平方发散引起的不自然性问题[8]。由于以上各种原因，使人们考虑在标准模型以外存在着新物理。这些超出标准模型的基本理论，我们称之为新物理模型。人们提出了各种新物理模型来解释电弱对称性破缺机制问题

5、。新物理模型中的重要一类是电弱动力学破缺理论，如technicolor模型，top—seesaw模型等。这些模型的共同特征是摒弃higgs场，在TeV能区引入新的强相互作用，产生费米子凝聚(而7)-o破缺su(2)。×u(1)，的规范对称性，从而实现电弱动力学破缺。这种想法的好处是可能在理论中去掉一切非规范相互作用，因此所有基本相互作用都由规范不变原理所确定，同时彻底解决了基本标量场带来的平庸性和不自然性问题。因此动力学破缺模型目前备受人们关注。这些模型中顶色辅助的人工色(Tc2)模型是较为理想的动力学破缺理论，它在解释了重的顶

6、夸克质量问题的同时给出了合理的电弱动力学破缺机制，并且该模型的理论预言与目前的实验又不相矛盾。经过多年的研究，模型本身在不断完善。另一方面，人们在模型的唯象研究方面也做了大量工作，以便为实验检验TC2模型提供理论指导。Tc2模型预言了新粒子的存在(如techni—pion，top—pionsⅡ?，n?)。这些新粒子的存在会对一些夸克对的产生截面贡献可观测的物理效应。正在计划中的直线对撞机ILc它们的能量从500GeV到几个TeV，亮度可达500拍4／年。这为寻找sM预言的Higgs粒子或探测新物理模型在TeV能级提供了实验基础。

7、与强子对撞机相比，直线对撞机(LC)有更多的优点：a．对撞粒子的质心能量是可调的。b．LC对撞机要比强子对撞机上的事例清晰的多。c．LC对撞机上的光束是可极化的，利用极化光束我们不仅可以探测基本耦合的自旋结构，减少精确测量中的对称性错误，而且还可以为某些道(例如：手征超对称粒子Spanides的产生)提供有效的亮度。最重要的是使得某些过程中来自ww玻色子对的背景减少了。d．对于质量不太大的粒子，I_c上的测量要比强子对撞机上的精确得多。而且，标准模型中的Hig舻粒子一直未在强子对撞机上探测到，我们有望在LC上探测到此粒子。2第一

8、章引言于是我们在Tc2模型下研究了下一代正负电子对撞机上底夸克对产生截面的修正，希望能为下一代更高能级的直线对撞机提供理论指导。本文的结构为：首先为了大家更好的理解我们的研究工作，我们介绍一些相关的研究背景，理论上针对标准模型存在的问题，在第二章简要介绍一些超出