LHC上MSSM和NMSSM中125GeV+Higgs对产生过程的研究

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1、PairProductionofa125GeVHiggsBosoninMSSMandNMSSMattheLHCADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByLiangliangShangSupervisor：Prof．Jun-JieCaoApril，2013摘要黑格斯(Higgs)物理是当今粒子物理中最重要的研究课题之一，随着欧洲大型强子对撞机(theLargeHadronCo

2、llider，简称LHC)的运行人类将不断揭开Higgs物理的新篇章。在2012年7月ATLAS和CMS实验组分别宣布在125GeV附近观察到一个新的粒子态，它的性质与SM中Higgs粒子的性质非常类似。但是理解电弱对称破缺机制并没有随着Higgs粒子的发现而结束。Higgs粒子的耦合，包括Higgs场与规范场的耦合，Higgs场与物质场的耦合以及Higgs场的自耦合，己成为区分不同理论方案的关键指标之一，并且可以用于解释电弱对称破缺背后的物理机制。为此在这篇论文中，我们在最小超对称模型(theminimMsupersymmetricstandardmodel，简称MSSM)和次最小超对称模

3、型(thenext—to-minimalsupersymmetricstandardmodel，简称NMSSM)中研究Higgs粒子唯象学。首先简要回顾了标准模型(tilestandardmodel，简称SM)中Higgs物理，包括Higgs机制，Yukawa相互作用以及理论和当前实验对Higgs粒子质量的限制。然后我们引入了N=1，D=4的超对称模型，随后重点介绍了最小超对称模型(MSSM)以及其简单的拓展一一次最小超对称模型(NA，ISSM)，分别从对称性的引入，粒子的配置和负责整个体系动力学特征的拉氏量三方面对上述模型进行了介绍。在低能区超对称是破缺的，在MSSM和NMSSM模型中我们

4、引入了软破缺项来实现超对称破缺，MSSM和NMSSM属于低能等效理论。对于NMSSM模型，我们又将其分为两类：NMSSMl和NMSSM2，在NMSSMl方案中最轻的CP为偶的Higgs粒子是类标准模型黑格斯粒子(theSM．1ikeHiggs)，在NMSSM2方案中次轻的CP为偶的Higgs粒子是SM—likeHiggs。在第三章我们还重点介绍了MSSM和NMSSM模型qbHiggs物理和标夸克部分，为接下来的数值计算做准备。第四章是我们的工作部分，讨论了Higgs对的产生及其可观测的信号。基于目前在LHC上125GeV附近观测到一个性质非常类似于SM．1ikeHiggs粒子的新的粒子态，同

5、时考虑了目前各种实验限制，我们分别全面扫描了MSSM和NMSSM的参数空间，并且在各个模型中计算-j"LHC上SM．1ikeHiggs粒子对的产生过程FP-÷,jy／_÷，。^的散射截面。IABSTRACTThephenomenologicalstudyofHiggsphysicsisoneofthemostimportanttopicsinparti—clephysicsnowadays．WiththeoperatingoftheLargeHadronColliderinEuropeanscientistswillopenanewchapteroftheHiggsphysics．InJul

6、y2012，boththeATLASandtheCMScollaborationshaveobservedanewstatewithamassofabout125GeV，whosepropertiesareinsubstantialagreementwiththeSMHiggsboson．However，thequestforunderstandingthemechanismbehindtheelectroweaksymmetrybreakingdoesnotendwiththediscoveryoftheHiggsboson．ThereforeitiscrucialtotesttheHig

7、gsbosonpotentialtoitsfullextent，meaosuringthecouplingsoftheHiggsbosontogaugebosonsandmatterfields，andalsoprobingitsselfinteractions．MeasurementsofthepropertiesofHiggsbosonhavebeenakeyindicatorfordistingllis