重味介子系统与LHC时代的新物理寻找

The applicant will pay close attention to the latest experimental results at high energy frontier and investigate the flavor structure of the potential new physics mechanism by analyzing the constraints from high precision frontier， especially the experimental data of B/Bs and D meson system. On the other hand, it is also possible for the signal of new physics to appear first at high precision experiment such as LHCb and BelleII which is planned to collect data in 2016, or in direct/ indirect dark matter detection. One may have deeper understanding on the potential new physics by comprehensively analyzing these signals, which could in turn guide our search of new physics at high energy frontier.In addition, we shall investigate further the weak decays of heavy flavor mesons based on the new experimental data collected by the LHCb Collaboration. Specifically, we shall study in detail the power corrections in non-leptonic charmless B decays, including the annihilation corrections and their impact on CP asymmetries which are sensitive to new physics beyond the Standard Model.

本项目密切关注欧洲大型强子对撞机上的高能量前沿的最新实验结果，对可能发现的新物理机制考察其味相互作用结构。我们将结合高精度前沿的实验数据,特别是B/Bs介子系统和D介子系统的相关实验结果，进行深入检验。另一方面，高精度前沿的实验结果，包括LHCb和2016年计划运行的BelleII，以及暗物质的直接和间接探测实验也可能首先给出新物理信号。本项目将分析这些现象，以深入理解新粒子的相互作用性质，进而指导人们在高能量前沿寻找对应的新物理现象。此外，我们也将结合LHCb关于B/Bs的大量实验数据，进一步理解重味介子弱衰变的机制，特别是对B/Bs介子的非粲两体强子衰变中的幂次修正项的贡献，如湮灭修正项的贡献以及对新物理敏感的CP破坏现象等展开详细的研究。

我们着重关注在LHC上新物理现象的寻找，2017年我们还开始关注深度学习方法在高能物理研究领域可能的应用。我们研究了如何在大型强子对撞机LHC上的顶夸克事例中通过W粒子极化测量来寻找超对称顶夸克；另外LHC上的W玻色子对的纯轻衰变，ATLAS和CMS测量结果超出标准模型理论预言约20%，我们讨论了背后可能的新物理机制，及其与中微子质量产生机制可能的关联；2015年末LHC上的ATLAS和CMS实验组还曾发现双光子末态产生截面在750GeV附近有一个较明显的峰，预示着可能的新粒子，我们也讨论了该现象背后可能的新物理模型。这些工作已发表在Physical Review D和Physics Letters B杂志上。最近我们还探讨未来可能的大型强子电子对撞机LHeC上测量反常的WWγ顶点所能达到的精度，并与LHC上的结果相比较，该研究论文已完成正在投稿中(arXiv:1711.05607)；我们还讨论了深度学习技术在区分夸克喷注和胶子喷注上的应用。我们尝试将带电粒子多重性、喷注质量等与表征喷注空间分布的两组变量：N subjettiness变量和能量关联函数等作为前向神经网络的输入,其分类能力和卷积神经网络的结果相当，这似乎也暗示物理学家通过经验总结出的变量已基本包含了可用于区分轻夸克喷注和胶子喷注的所有物理信息。这一研究工作也撰写成论文arXiv:1712.03634，正在投稿中。