次最小超对称模型中最轻CP-even希格斯性质研究

摘要

粒子物理学是一门研究物质构成及其相互作用的基础理论科学。2012年7月，“上帝粒子”Higgs玻色子的发现完善了粒子物理标准模型，是人类科学史上最重要的事件之一。标准模型在描述除了引力外的三种相互作用情况下夸克与轻子的相互作用方面取得了显著的成就。随着实验的开展，标准模型出现了一些无法解释的问题。如:标准模型不包括引力的问题、弱电破缺问题、中微子质量问题、Higgs质量问题以及力的统一问题等等。为了解决Higgs质量问题，人们引入了一种新的对称性——超对称(supersymmetry)，建立了费米子和玻色子之间的对称性，对标准模型中的粒子都引入其超伙伴粒子(superpartner particles)。超对称的引入可以在任意阶上将fermions圈与boson圈的贡献抵消。
　　近两年来，随着暗物质探测实验Fermi-LAT发现银心宇宙线超出以及在LHC发现Z事例超出的异常现象。最小超对称模型已经很难去解释这些现象，而次最小超对称模型则可以用来解释这些实验。其是最小超对称模型最简单的扩展，相比于最小超对称模型，次最小超对称模型(NMSSM)，加入了一个单态场。单态场的引入使Higgs的质量在树图水平有一个极大的抬高，这样就不需要有很大的圈图修正来抬高Higgs质量。因此相比于最小超对称模型，NMSSM在解释125GeV Higgs数据方面显得更加的自然。次最小超对称模型预言存在三个CP-evenHiggs粒子，两个CP-odd Higgs粒子和一对荷电Higgs粒子，Higgs粒子谱丰富，因此在未来Higgs工厂ILC上精确研究次最小超对称模型中Higgs粒子性质将尤为重要，研究为精确检验Higgs粒子性质以及次最小超对称模型提供理论指导。
　　本文中，我们研究了自然的次最小超对称模型中最轻CP-even希格斯在ILC的产生，考虑到多方面的实验约束，并要求两个衡量精细调节的量Δz和Δh小于50的情况下，我们扫描次最小超对称模型的参数空间。假定次轻的CP-even希格斯作为类标准模型希格斯，在存活的参数空间中研究在未来线性对撞机（ILC）上最轻的CP-even希格斯粒子、(h1)的联合产生过程e+ e-→Zh1。我们计算了ILC上质心能量为250 GeV时e+ e--→Zh1过程的散射截面，并且讨论了h1的衰变模式。
　　我们发现: e+ e-→Zh1过程的散射截面最大可以达到84 fb。散射截面随着h1质量的增加而变大，并且它主要是取决于h1希格斯的二重态成分。对于大多数的存活事例来说，h1主要衰变为b(b)。但是对于某一确定范围的存活事例来看，h1→γγ过程的分支比率可以最大达到2％，这也是次最小超对称模型和最小超对称模型的不同点。

目录

摘要

第一章 引言

第二章 标准模型

2．1 粒子物理的发展与LHC

2．2 标准模型的建立

2．3 标准模型的框架

2．3．1 四种基本相互作用

2．3．2 标准模型的粒子构成

2．4 标准模型的基本拉氏量

2．5 标准模型的希格斯机制

2．6 标准模型的不足与新模型的提出

第三章 最小超对称模型

3．1 MSSM的构建与四个基本假设

3．2 最小超对称模型(MSSM)的拉氏量

3．3 MSSM模型中的参数

3．4 MSSM模型中希格斯部分

3．5 MSSM模型的优缺点

第四章 自然的NMSSM模型

4．1 NMSSM的超势和软破缺项

4．2 NMSSM的希格斯部分

第五章 NMSSM 下e+e? →Zh1过程的研究

5．1 前言

5．2 数值与计算

5．3 结论

第六章 总结与展望

参考文献

附录

致谢

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