【摘 要】
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粒子物理学中的标准模型在过去几十年里被实验精确检验,尤其是2012年在大型强子对撞机上发现了 Higgs粒子标志着标准模型的成功。随着实验的进步、理论的发展,人们发现标准模型并不是完备的,仍然存在一些它无法解决的问题。这就表明标准模型需要进一步扩展,对超出标准模型新物理的探索成为目前粒子物理的主要研究目标之一。本文的主要研究工作是在高能对撞机上寻找W’的产生信号以及探索与中微子质量起源相关的唯象学
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粒子物理学中的标准模型在过去几十年里被实验精确检验,尤其是2012年在大型强子对撞机上发现了 Higgs粒子标志着标准模型的成功。随着实验的进步、理论的发展,人们发现标准模型并不是完备的,仍然存在一些它无法解决的问题。这就表明标准模型需要进一步扩展,对超出标准模型新物理的探索成为目前粒子物理的主要研究目标之一。本文的主要研究工作是在高能对撞机上寻找W’的产生信号以及探索与中微子质量起源相关的唯象学,主要内容包括:1.通过引入一个新的SU（2）群对标准模型进行扩展,这就导致新物理模型中出现超出标准模型的带电粒子W’。我们对大型强子对撞机LHC上W’产生单top夸克的过程进行了研究,分析了探测器上发现新物理信号的可能性,重点研究了如果探测器上不能直接观测到W’共振峰的情况下,通过分析新物理模型W’的产生过程与标准模型的偏离情况,来表明存在新物理的迹象。我们主要研究了在探测器上末态产生两个喷注、一个带电轻子和丢失能量的信号过程,同时考虑标准模型背景对信号过程的影响。理论研究表明,在质心能量为14TeV的大型强子对撞机LHC上有可能发现质量小于6.6 TeV的W’信号的迹象,这一研究结果对在LHC上研究W’具有重要的指导性意义。2.天文学实验发现中微子振荡现象为中微子非零的质量提供了依据,也为新物理的存在提供了直接的证据。我们选取可以很自然地产生中微子微小质量的Inverse Seesaw机制,它拥有量级为O（1）的Yukawa耦合参数,同时可以将新物理标度保持在高能对撞机可达到的能量。本文以Inverse Seesaw机制为理论框架,系统研究了在正负电子对撞机上产生一对带电W玻色子的过程,具体分析了一个W玻色子轻子衰变而另外一个W玻色子强子衰变的过程,并考虑入射的初态电子极化的情况,通过两个带电W玻色子的纵向和横向极化来鉴别Inverse Seesaw机制是否存在,这一研究对未来轻子对撞机上检验Inverse Seesaw机制有着重要的参考价值。
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