在高能对撞机上探测top介子可能性的研究

摘要

粒子物理学的研究对象是物质的“最小”组成体以及它们之间的相互作用.粒子物理的标准模型(SM)是描述基本粒子及其相互作用的规范理论.标准模型创建四十多年来已被大量的精确实验所验证，但它不能解释电弱对称性破缺来源，况且其标量场部分存在着平庸性、不自然性等问题.因此，标准模型并不是一个终极理论，它只是一种低能有效理论.为解决标准模型中所存在的问题，人们积极探索超出标准模型的新物理，并提出了许多新物理理论.如超对称(SUSY)理论、人工色(Technicolor)理论、小Higgs理论等.其中，顶色辅助的人工色(TC2)模型就是一种较好的人工色理论. 本文在TC2模型框架下，首先计算了味改变标量(FCS)耦合π0t-tc对过程gc→tγ和gc→tZ产生的贡献，并讨论了在将来的Tevatron和LHC对撞机实验上探测这种贡献的可能性.计算结果表明：当0.02≤ε≤0.08，200GeV≤mπt≤400GeV时(其中ε、mπ：为TC2自由参数)，在Tevatron对撞机实验上tγ、tZ的产生截面分别为1.2×10-4pb～2.1×10-3pb、8.8×10-4pb～5.4×10-3pb.如果我们假设质心能量为1.96TeV的Tevatron对撞机的年积分亮度￡int=2fb-1，那么，每年产生tγ(Z)的事例数将小于10.这意味着在Tevatron对撞机上将很难探测到味改变标量耦合π0t-tc对tγ(Z)产生的贡献.然而，在质心能量为14TeV的LHC对撞机(年积分亮度￡int=100fb-1)实验上，每年将会产生3.1×105～5.1×104个tγ事例和6.1×105～1.0×105个tZ事例.因此，我们将会在LHC对撞机实验上探测到味改变标量耦合π0t-tc对tγ(Z)产生的贡献. 其次，我们通过p-p→tπ0t+X和p-p→tπ0t+X过程研究了top介子π0,±t与单顶夸克的联合产生，并讨论了在Tevatron和LHC对撞机实验上观测这些粒子存在的可能性.计算结果表明，在Tevatron对撞实验上很难观测到这些新粒子产生信号，而在LHC上则可以探测到top介子π0,±t产生信号. 最后，我们分别计算了中性top介子π0t对轻子味破坏(LFV)过程μ+μ-→τ-μ(τē)，γγ→τ-μ(τē)，e+e-→τ-μ(τē)和eγ→eτ-μ(eτē)产生的贡献，并讨论了这些过程在将来轻子对撞机上可能的轻子味破坏(LFV)信号.通过计算，我们发现，当150GeV≤mπt＜180GeV时，LFV过程μ+μ-→τμ和e+e-→γγ→τμ的产生截面可达到1.5×102fb和8.3×10-2fb.当mπt≥200GeV时，所有的LFV过程的产生截面都非常小，在将来的实验上探测不到.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章相关理论综述

第三章对撞机简介

第四章相关工作介绍

第五章总结

附录一研究生期间所做的工作

参考文献

致谢