正负电子对撞中Higgs喷注的时空结构研究

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粒子物理的标准模型是经过数十年实验检验的最经典的理论模型之一,其成功预言了许多基本粒子。Higgs玻色子是标准模型中重要的基本粒子之一,有关其性质的研究对完善标准模型和探究新物理具有重要意义。科学家们认为,环形正负电子对撞机是最理想的Higgs工厂之一,是研究Higgs粒子性质和寻找新物理的强有力的工具,包括CEPC在内新的高能物理加速器实验正在筹建过程中。利用Monte Carlo产生器进行唯象研究也是高能粒子物理研究的一种重要手段。本文简要介绍了有关正负电子对撞中Higgs特性模拟研究的一些理论基础知识及其相关内容,主要包括标准模型理论、Brout-Englert-Higgs机制、Pythia模型、Hanbury-Brown-Twiss(HBT)关联、与正负电子环形对撞机(CEPC)有关的Higgs物理。最后主要介绍了利用Pythia模型对质心能量250GeV的正负电子对撞中Higgs喷注的时空特性的模拟研究。本文利用蒙特卡洛粒子产生器Pythia 8.219模拟产生质心能量250GeV的正负电子对撞事件,用粒子追踪的方法挑选出Higgs喷注,研究不同衰变过程中Higgs喷注的不变质量和时空结构特性。本文研究Higgs性质主要分两步进行:(1)研究正负电子对撞中Higgs事件的Dijet不变质量,验证模型的有效性;(2)利用HBT关联的方法,分析Higgs不同衰变过程形成的Higgs喷注中的末态全同π介子的动量关联分布函数,通过拟合关联分布函数提取Higgs喷注发射源的半径和衰变时间。由此得到了Higgs玻色子的半径<1.15±0.07 fm,以及衰变时间τ<(1.30±0.14)×10 fs。该结果和CMS实验组的结果是相吻合的。
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