最小B-L模型中新粒子的衰变

摘要

描述基本粒子之间强相互作用，弱相互作用和电磁相互作用的粒子物理标准模型（SM），虽然经受了迄今为止的大部分实验的检验，但它仍具有一定的局限性。理论和实验都表明TeV能标处应该存在新物理，这就要求人们对其进行扩展。作为SM的最小U(1)扩展模型之一，B?L模型把SM的整体B?L对称性提升为U(1)′定域规范对称性，从而引入一个新中性规范玻色子Z′。在最小B?L扩展中，为了消除规范反常，还需引入三个右手中微子场和一个使U(1)′自发破缺的复标量场。
　　本文在最小B?L模型理论框架下，研究了该模型中的新规范玻色子Z′玻色子和重Higgs玻色子h2的衰变。在运动学允许的空间范围内，Z′能分别衰变成费米子和中微子。衰变宽度依赖于自由参数g′1（耦合常数）和MZ′（Z′玻色子的质量），且衰变宽度分别随g′1和MZ′的增大而增大。重Higgs玻色子在运动学允许的条件下，其衰变道主要有：h2?→ qqˉ(q= d, u, s, c, b)， h2?→ ttˉ， h2?→ l+l?(l= e,μ,τ)， h2?→νlνl， h2?→νhνh， h2?→νhνh， h2?→ W+W?， h2?→ Z Z， h2?→ Z′Z′和h2?→ h1 h1。在qqˉ(d, u, s, c, b)道、ttˉ道、l+l?(l=e,μ,τ)道、W+W?道和ZZ道，衰变宽度都依赖于sinαH（αH为Higgs混合角）和mh2（重Higgs玻色子的质量）这两个自由参数，衰变宽度分别随sinαH和mh2增大而增大。在中微子衰变道下，衰变宽度依赖于sinαH、mh2和mνh（重中微子质量）三个参数，且衰变宽度分别随mh2和mνh的增大而增大，随sinαH的增大而减小。在Z′Z′衰变道下，衰变宽度与αH无关，但αH与分支比（BR）有关。BRh2→Z′Z′随αH的增大而减小。
　　这些新粒子和新相互作用在高能区会产生丰富而独特的新物理现象。希望本文的研究对未来在LHC和ILC等高能对撞机上进行物理实验有所帮助和参考。

目录

1引 言

2最小B-L模型简介

2.1对称性破缺前B-L模型的拉格朗日量

2.1.1标量部分

2.1.2 Yang-Mills部分

2.1.3费米子部分

2.1.4 Yukawa相互作用

2.2对称性破缺

2.2.1规范场的质量本征态

2.2.2标量场的质量本征态

2.2.3费米子场的质量本征态

2.3模型总结

3最小B-L模型的FeynRules实现和UFO模型文件的产生

3.1最小B-L模型的FeynRules实现

3.2最小B-L模型的UFO模型文件的产生

4最小B-L模型中新粒子的衰变

4.2模型参数和限制

4.3 Z′规范玻色子的衰变

4.4重Higgs玻色子h2的衰变

5总 结

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢