具有t宇称的最小higgs模型在ilc上的可能物理信号

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1、具有T宇称的最小Higgs模型在ILC上的可能物理信号子：Higgs玻色子．但是到目前为止，实验上仍未找到这个粒子．量子色动力学(QCD)和SU(2)L×U(1)y电弱规范理论组成了粒子物理学中的SM．该理论的建立是20世纪物理学取得的最重大成就之一．迄今为止，标准模型被认为是最有效的一个唯象理论．而且，它已被大量精确测量的实验数据所证实，例如规范玻色子Ⅳ、z的发现；粲夸克(charm)、底夸克(bottom)的确认；顶夸克(top)被CDF、DO实验组的发现【3】．但是该理论仍存在许多问题，如：大量的自由参数[4】4，

2、平庸性问题[5】，不自然性等问题【6】6等等．1．在标准模型中为了使电弱对称性自发破缺，引入了基本Higgs标量场．但在实验中至今没有探测到它的存在．2．SM中存在大量的自由参数，至少有19个：对应于规范群SU(3)c、SU(2)L、u(s)y有三个耦合参数ga、g、9，；6味夸克和3个带电轻子的质量；CKM矩阵元中3个Cabibbo角，1个描述C尸破坏的相因子；Higgs势能中有2个参数；另外还有1个QCD的真空相角．3．平庸性问题在SM中引入了基本标量场≯的自相互作用A扩，其跑动耦合常数A(Q2)满足的重整化群方程为

3、tQ2dArl(Q￡2)．：p(A(Q2))：可3A(Q2)2，(1．1)上式的解为：A(驴)2F甄A0碍，(1·2’其中Q为某参照能标，A为正规化截断能标，Ao=A(A2)为正的有限常数．显然，当A—OO时，对于任意有限的能标Q，入(Q2)=0，标准模型的Higgs部分变成了自由场理论，此相互作用具有平庸性．这就意味着标准模型并不是在任意能量标度下都适用的理论，它只是更基本理论的一种低能有效理论．4．不自然性问题在SM中，对Higgs质量的二次发散主要来自于顶夸克、规范玻色子的单圈图，以及Higgs的自相互作用，其费曼

4、图如图1．1．图1．1SM中对Higgs质量二次发散贡献最主要的费曼图．2，j、、，j，，●～，、，～S，口6f-g『l一、峪，．～，●●，，，具有T宇称的最小Higgs模型在ILC上的可能物理信号经过计算，可得到Higgs质量在单圈水平下的修正为：6m2一AA2，(1．3)将质量重整化后可得到Higgs粒子物理质量与裸质量的关系为；m备=B人2+AA2．(1．4)若取A为普朗克标度1019GeV，而Higgs玻色子质量为102GeV的量级，则此标度比Higgs玻色子质量大约要高17个量级．这样只有月，B精确调节到10—

5、34，才能得到质量为102GeV的Higgs玻色子．对于一种描述基本相互作用的理论，这显然是不自然的．若要求A，B只调节到10～，则A+B：—104矿GeV：10～，可得到A=1TeV，这就意味着在TeV量级上要出现新的物理．§1．2新物理理论与最小Higgs模型简介§1．2．1可能的新物理理论尽管高能实验已经验证了SM是很成功的理论，但是，标准模型还存在着许多问题．为克服SM引入基本标量场而带来的一系列问题，人们提出了一些超出标准模型的理论，统称新物理(JI、rP)．如：超对称理论[7】，人工色(TC)理论【8】8，小

6、Higgs理论【9，10，11】，超弦理论以及额外维理论【12】等等．超对称理论保留了基本Higgs场，同时引入新的费米子和玻色子互相变换的对称性．在超对称下，任何费米子都是和玻色子相伴存在的，SM的每一个粒子都有相应的超对称伙伴．超对称粒子的引入可以消除标准模型中所存在的Higgs质量平方发散问题，从而解决了不自然性问题．TC理论根本不引入基本Higgs标量场，而引入了一种新费米子(TC费米子)，用TC费米子凝聚≠0来代替标准模型中的Higgs玻色子，使电弱对称性SU(2)L×U(1)y自发破缺到电磁对称性U(

7、1)。。，实现动力学破缺电弱规范对称性，从而解决了基本标量场理论中的不自然性和平庸性问题．超弦理论是人们抛弃了基本粒子是点粒子的假设而代之以基本粒子是一维弦的假设而建立起来的自洽的理论，认为自然界中的各种不同粒子都是一维弦的不同振动模式．超弦理论要求引力存在，也要求规范原理和超对称．超弦理论最吸引人之处是将自然界四种相互作用力统一起来．超弦理论对时空维数的要求，变成了十维而不再是四维(三维空间和时间)．“小Higgs理论”是最近提出来的，它的基本思想是把Higgs玻色子作为更高能标下整体对称破缺产生的哥尔斯通粒子【13，

8、14，15】，该粒子通过一个近似整3具有T宇称的最小Higgs模型在ILC上的可能物理信号体对称睦保持轻的质量，使其免于单圈二次发散．该理论预言了一系列与SM相应粒子具有同样自旋的新粒子，这些新粒子抵消了SM中相应粒子对Higgs质量所带来的单圈二次发散．即新的规范玻色子消除了SM中规范玻色子引起的对Higgs质量的