CEPC上的唯象研究:Higgs精密测量和Majorana中微子

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LHC上Higgs粒子的发现是近年来高能物理发展中的里程碑事件。一方面Higgs粒子补上了标准模型的最后一块,标志着旧时代的结束;另一方面,Higgs粒子又与新物理有紧密的联系,可以说是新时代的开端。尽管标准模型可以描述几乎所有的实验观测,但我们知道它不是一个最终的理论。我们还没有完全理解电弱对称破缺的真实过程,Higgs场势能函数的形式还有待确定,此外Planck能标和电弱能标之间的巨大差距也需要一个合理的解释。一个0自旋的Higgs玻色子的发现使得这些问题变得更加尖锐,对这些问题的解答也必然会涉及到超出标准模型的新物理。Higgs物理的精密测量是探索新物理的重要手段,而一个作为Higgs工厂而运行的轻子对撞机无疑是这项任务的最佳选择。本文在回顾了标准模型的相关内容和问题之后,介绍了下一代轻子对撞机CEPC的设计方案和性能表现。CEPC的首要目标就是Higgs物理的精密测量。受限于探测器的分辨率,CEPC无法直接测量Higgs粒子的衰变总宽度,需要依靠特定衰变道的截面和分支比来计算总宽度。而W fusion过程正是其中很重要的一个输入量。W fusion过程截面的测量会受到Z H道的影响。这种影响有两部分组成,一部分来自于两个道之间的量子干涉效应,一部分是在耦合参数拟合过程中的相互影响。本文分析了W fusion过程的测量中所受到的这种影响。如果忽略了ZH道的影响,W fusion过程测量结果的精度和期望值都会出现很大的偏差。除了在Higgs物理精密测量方面的潜力,CEPC也是一个研究中微子质量问题的有效工具。如果中微子是Majorana费米子,那么它将导致?L=2的轻子数破坏过程。本文讨论了正负电子对撞机上Majorana中微子独有的这种信号的显著度。本文采用模型无关的唯象分析方法,计算了运行能量分别为250 Ge V和1 Te V的正负电子对撞机对不同质量的Majorana中微子的探测灵敏度。我们发现,轻子对撞机在低质量的Majorana中微子探测方面具有比较明显的优势。
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