高能对撞机上规范粒子产生中的额外维效应研究.pdf

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1、中自料孽技求犬誊博士学位论又高能对撞机上规范粒子产生中的额外维效应研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：李晓周粒子物理与原子核物理马文淦教授二O一三年五月趣走瞳知／；．‘．岁UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctordegreeStudyontheEffectsofExtraDinmsions。GaugBos(1inenSIOnsinaut乏et30sonProductionatHighEnergyCollidersAuthor：LiXiao—ZhouS

2、peciality"ParticlePhysicsandNuclearPhysicsSupervisor：里!Qf：丛鱼鳖少CanFinishedTime：May,2013中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：签字日期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有

3、学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。公开保密——年作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：匦细一翔砷摘要粒子物理学标准模型己经取得了很大的成功，最后一个未被证实的标准模型粒子--Higgs粒子的寻找实验也有了突破性的进展，尽管如此，标准模型的理论本身还是有问题的，

4、其中之一就是由Higgs粒子质量平方发散引起的规范等级差问题。目前为止，解决该问题的新物理模型有超对称模型、最小Higgs模型以及额外维模模型等。额外维模型允许在TeV能标附近出现量子引力的效应，因此额外维在高能对撞机上会产生丰富的现象学，主要的额外维模型有ADD额外维模型和RS额外维模型，ADD额外维模型也称大额外维模型(简称LED模型)。Ⅳ+Ⅳ一产生是LHC实验初期重点研究的对象之一，在ADD额外维模型中，我们研究了LHC上PP--+W+w一一W'IT胃+x(2=e，肛)过程中的虚Kaluzu-Klein引力子效应，并且考虑了NLOQ

5、CD修正。我们指出并改正了已有文献中的错误并且进行了更深入的讨论，在此基础上得到了更为可信的物理结果。我们发现：ADDKaluza-Klein引力子的虚效应会抬高不变质量的微分分布，而且考虑彬粒子衰变时给出的基本能标Ms的限制更强。因此，NLOQCD修正的PP---+Ⅳ+Ⅳ一_÷w土2千瓦7+x过程可以作为LHC上精确检验ADD额外维信号的建议过程。三电弱规范粒子Ⅳ+Ⅳ一．y／z末态是高能对撞机LHC、ILC及CLIC未来重点研究的对象之一。在本论文中，我们分别研究了ADD额外维模型和RS额外维模型中的W+w一．y／z产生。研究结果表明：

6、(1)ADD额外维信号在LHC上比在ILC上表现得更为显著，尤其是在高横动量、大的不变质量以及快度中心区域；(2)LHC上RS额外维信号的横动量及快度分布也与CLIC上的有明显不同；(3)在不变质量的分布中，RSKaluza-Klein引力子表现为R＼厂量级的共振粒子，而ADDKaluza-Klein引力子则没有此共振行为，这是由于ADDKaluza-Klein引力子与RSKaluzaoKlein引力子质量谱的差异造成的。摘要概括起来，本论文的创新之处体现在以下几个方面：．在卯j彬+Ⅳ一_w士f千留+x(f：e，肛)过程的ADD额外维效应

7、研究中，我们考虑了NLOQCD的修正，并且改正了已有文献的结果，我们的研究结果表明：ADDKaluza-Klein引力子的虚效应会抬高不变质量的微分分布，而且考虑彤粒子衰变时给出的基本能标慨的限制更强。·ADD额外维信号和RS额外维信号都会显著地影响Ⅳ+W一．y／z产生中的可观测量的行为，如横动量、快度及不变质量等，尤其是在不变质量的分布上，我们发现RSKaluza-Klein引力子表现为TeV量级的共振粒子，ADDKaluza-Klein引力子则没有此共振行为；·在w+W一1／Z产生的额外维效应研究中，高能强子对撞机LHC与未来直线对撞

8、机ILC及CLIC具有互补性的意义，相比之下，LHC比ILC更适合于研究W+W一，y／Z产生中的ADD额外维信号，而在研究RS额外维信号方面，CLIC则比LHC更具优势。关键词：额外维Kalu