NMSSM中轻标量Higgs粒子的研究

摘要

黑格斯(Higgs)物理是当今高能物理中最重要的研究课题之一，随着欧洲大型强子对撞机（theLargeHadronCollider，简称LHC）的运行，物理学家们将不断揭开Higgs物理的神秘面纱。在2012年7月ATLAS实验组和CMS实验组分别宣布了在125GeV附近观察到一个新的粒子态，它的性质与标准模型中的Higgs粒子的性质非常相似，但是对于电弱对称破缺机制的研究并没有随着Higgs粒子的发现而结束。Higgs粒子的发现是粒子物理的一个非常重要的进展，它暗示Higgs机制可能是正确的，同时也存在超出标准模型的新物理。
　　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。它已成为区分不同理论方案的关键指标，并且我们可以用它来解释电弱对称破缺背后的物理机制。为此在本论文中，我们是在次最小超对称模型(theNext-to-MinimalSupersymmetricStandardModel，简称NMSSM)的框架下研究Higgs粒子的唯象学。
　　在次最小超对称模型中，可能存在质量轻于类标准模型Higgs玻色子(SM-likeHiggs)质量一半的中性Higgs标量粒子（此Higgs标量可以是CP-evenHiggs或者CP-oddHiggs）。在这种情况下，类标准模型的Higgs玻色子h能够衰变到这个轻标量中性Higgs粒子对，导致LHC上的信号γγ和ZZ*被压低。本文中，我们主要是利用最新的LHCHiggs数据来验证了这样的一个可能性。
　　首先，我们考虑各种实验限制并详细的扫描了次最小超对称模型(NMSSM)的参数空间，发现最新的LHCHiggs数据能够很容易的限制存活的参数空间和轻标量Higgs粒子的性质，例如，在3σ置信度水平这个轻标量Higgs粒子主要是以单态为主的，而且类标准模型的Higgs玻色子衰变到此轻标量Higgs的衰变分支比小于30％。
　　再者，我们也讨论了在各种对撞机上对此轻标量Higgs粒子的探测。通过一个详细的模特卡罗模拟，我们发现在当前的Higgs数据的限制下，此轻标量Higgs粒子能够在质心能量为14TeV、积分亮度超过300fb-i的LHC上探测到。
　　考虑到实验上Higgs粒子的探测数据越来越多以及现在高能物理探测技术日臻成熟，我们的关于轻标量Higgs粒子的研究也将变得十分有意义，对将来在对撞机上寻找此轻标量Higgs粒子具有重要的理论意义。

目录

摘要

第一章 引言

第二章 模型介绍

2．1 标准模型

2．1．1 标准模型的基本粒子及拉氏量

2．1．2 标准模型的规范对称性

2．1．3 Higgs机制

2．2 最小超对称模型

2．2．1 MSSM的基本粒子和拉氏量

2．2．2 超对称破缺机制

第三章 次最小超对称模型

3．1 次最小超对称模型的拉氏量

3．2 次最小超对称模型中的Higgs部分

第四章 轻标量粒子的研究

4．1 参数空间的扫描

4．2 数据结果和讨论

4．3 将来对撞机上对轻标量的研究

第五章 结论

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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