超出标准模型的新物理唯象研究

In this project we plan to perform a comprehensive phenomenological study for new physics beyond the standard model (mainly the supersymmetric models) by considering the ongoing LHC experiments and dark matter detections as well as the future colliders like ILC, CEPC and SPPC. For the new physics portals, we will mainly consider the Higgs boson, dark matter and top quark. Firstly, we will comparatively analyze the phenomenology of various new physics models and compare with the latest experimental data to figure out the models allowed by the experiments. Secondly, for the experimentally allowed models, we will scan over their parameter spaces to display the survived parameter space. Thirdly, we will scrutinize the allowed parameter space to figure out its properties and finally study how to probe such survived parameter space in future experiments. In addition, in accordance with the experiments, we will try to improve and extend the existing models or develop new models. We will also examine the impacts of new physics in cosmology (first order phase transition, inflation and gravititional waves). Our study will shed some light on searching for new physics in experiments and help to point out the possible direction for new physics.

本项目拟紧密围绕正在运行的LHC对撞机实验和寻找暗物质的实验，并考虑正在筹划的直线对撞机ILC、环线对撞机CEPC和SPPC，对超出标准模型的新物理（重点是超对称理论)进行系统深入的综合研究，新物理效应的入口将重点考虑黑格斯、暗物质和顶夸克，第一步是通过分析和比较不同的新物理模型所预言的物理现象并跟实验数据进行同步的对比和拟合，弄清楚哪些模型是被实验所允许的，第二步是对实验所允许的模型进行参数空间的扫描以展示实验所允许的参数空间，第三步是对实验所允许的参数空间进行细致分析，弄清楚这些参数空间的特点并最后讨论在以后的实验中如何进一步探索这些参数空间。另外，我们将根据实验数据的导向及时对目前的模型给予改进和扩充以及提出新的模型，并考虑粒子新物理对宇宙学（一阶相变、暴涨、引力波）的影响。这些研究将对实验寻找新物理有理论上的指导意义并有助于指明新物理的发展方向。

围绕正在运行的LHC对撞机实验和寻找暗物质的实验，对超出标准模型的新物理进行了系统深入的综合研究，主要研究内容包括：深入系统研究了与暗物质有关的新物理，针对暗物质寻找实验DAMPE和Xenon1T的实验数据及时提出暗物质模型来解释实验的发现；对超对称展开了深入研究，特别是对顶夸克的超对称伴子在LHC上的寻找进行了系统的考察，综合考虑了不同的产生过程之间的互补性；在方法创新方面，把机器学习技术应用于新物理的探索，提出了一种利用主动增量学习来加速新物理模型参数空间扫描的新方法--机器学习扫描，并在国际上首次把消息传递神经网络应用到新物理的探索；在与宇宙学的交叉方面，针对宇宙学中的哈勃常数问题（危机），提出用超轻的相对论性的引力微子暗物质来模仿中微子辐射以提高哈勃常数的值。本项目取得的成果以25篇文章的方式发表于国际著名刊物，这些成果已经被国际同行引用了500余次，其中1篇文章的引用超过了100次，另一篇文章的引用超过了50次。这些成果对探索与暗物质有关的新物理有理论上的指导作用。