双荷电轻子在高能线性e+e-对撞机上的产生

摘要

尽管标准模型可以正确的描述基本粒子间的相互作用，但是人们还是有理由认为标准模型不是描述自然的“终极”理论。暗能量、中微子质量和电弱对称性破缺的真实机制等都是标准模型急需解决的问题，这也是许多新物理模型构建的动机。人们提出了很多新物理模型，在这些模型中，规范对称性会扩大，就会引入新的粒子。因此在高能实验上探究新粒子出现的可能性和探测其性质是目前粒子物理领域的一项重要课题。
　　许多新物理模型，例如:SM4模型、MLFVseesawⅢ模型、(L)L，R模型、扩展同位旋模型都预言了重费米子的存在，而双荷电重轻子是重费米子中比较特别的一类粒子。本文综述了重费米子的基本性质，详细的介绍了双荷电重轻子的一般性质，及在(L)L,R模型和扩展同位旋模型中预言的双荷电重轻子的耦合、衰变和产生等内容。
　　我们的工作是在未来高能线性e+e-对撞机(ILC)上通过e+e-、γγ和eγ对撞，以研究双荷电重轻子的产生。首先我们研究了双荷电重轻子通过e+e-对撞的成对产生。e+e-对撞通过s道交换γ或者Z粒子可以产生成对的双荷电轻子。我们若假定双荷电重轻子的质量为200GeV≤Mx≤700GeV，质心能量为√s=1500GeV，那么双荷电重轻子的产生截面在212fb～110fb范围内。双荷电重轻子也可以通过t道交换W±粒子对撞成对产生，但是这个过程的截面非常小，产生这一现象的主要原因是这个过程的截面被因子|vi|4压低。然后我们研究了双荷电重轻子通过γ(p1)γ(p2)→(x)--(P3)X--（P4）成对产生。这个过程的截面随着重轻子质量Mx的增大而减小，并且在大部分参数空间里，它的截面可以达到几千个fb。最后我们研究了通过e(p1)γ(p2)→X--(P3)W+(P4)过程产生双荷电重轻子。由于混合参数ve的存在，使得这个过程的截面被大大压低，在质心能量√s=1500GeV，Mx=200GeV时，截面的值也小于0.02fb。当然，如果构建出一个新的物理模型，其中的双荷电轻子可以与标准模型轻子有很大的混合，那么在高能e+e-对撞实验中就需要重新考虑这个过程。

目录

声明

摘要

第一章 引言

§1．1 重费米子的引人

§1．2 工作简介

第二章 单荷电重费米子的基本性质

§2．1 SM4模型预言的重顶夸克t'的性质

§2．1．1 重顶夸克t'的相关耦合

§2．1．2 重顶夸克t'的衰变

§2．1．3 重顶夸克t'的单产生

§2．2 SM4模型预言的重底夸克b'的性质

§2．2．1 重底夸克b'的耦合

§2．2．2 重底夸克b'的衰变

§2．2．3 重底夸克b'的单产生和成对产生

§2．3 MLFV seesawⅢ模型预言的单荷电重轻子的性质

§2．3．1 单荷电重轻子的相关耦合

§2．3．2 单荷电重轻子的衰变

§2．3．3 单荷电重轻子的产生

第三章 新物理模型预言的双荷电重轻子的性质

§3．1 双荷电重轻子的一般性质

§3．2 (L)L，R模型预言的双荷电重轻子的性质

§3．2．1 (L)L，R模型简介

§3．2．2 (L)L，R模型预言的额外双荷电重轻子的性质

§3．3 扩展同位旋模型预言的双荷电重轻子的性质

§3．3．1 扩展同位旋模型简介

§3．3．2 扩展同位旋模型预言的额外双荷电重轻子的性质

第四章 双荷电重轻子在高能线性e+e-对撞机上的产生

§4．1 研究背景

§4．2 双荷电重轻子通过e+e-对撞成对产生

§4．3 双荷电重轻子通过γγ和eγ的对撞产生

第五章 总结

附录一 研究生期间所做的工作

参考文献

致谢