Top夸克物理及其相关物理问题的研究

As the Large Hadron Collider(LHC) arrives, the golden era to test Standard Model(SM) within higher precision and to search for new physics beyond SM comes. Top quark physics plays an important role to test SM and to search for new physics at a few hundred GeV. The dominant aim of this project is to study the top quark physics, to investigate the properties of Higgs(if it exists) and to search for the production of new particles. We focus on the following topics. 1) Coperating with the experimentalists, we will continue to study the top quark spin physics. We also investigate the top quark charge asymmetry in some detail. 2) We will study the possible effects on top quark physics contributed from new particle production at LHC, and search for the existance of new interactions. 3) We will investigate the possible phenomeno induced by neutrino physics in order to understand the neutrino mass origin. 4) We will investigate the new resonance production signal to search for new physics beyond SM.

随着LHC的正式运行，精确检验标准模型、寻找新物理的研究进入黄金时期。Top夸克在检验标准模型、在几百GeV能量标度附近寻找标准模型之外的新物理效应等方面起着非常重要的作用。对top 夸克的性质、Higgs粒子和标准模型之外的新粒子产生等方面进行深入细致的研究是本项目的主要任务。本项目将着重于：1.与实验组密切联系，深入研究Top夸克的自旋效应，并对Top夸克的电荷不对称性进行深入研究；2.在LHC上研究新物理对Top 夸克性质的影响，寻找新物理信号；3.研究LHC上可能产生的与中微子质量起源有关的现象，探索中微子质量起源机制；4. 研究标准模型之外新粒子在LHC上产生的可能信号，寻找新物理产生的信号。

top夸克是目前已知的最重的基本粒子，其质量接近电弱对称破缺的标度，它与Higgs粒子的Yukawa相互作用常数接近于一，研究top夸克与Higgs粒子的相互作用有助于揭示电弱对称破缺机制；同时top夸克寿命极短，其性质（如自旋效应等）不会受到强子化过程的影响，可以进行精确的理论计算，且可在实验上直接进行精确测量，因此对top夸克物理及其相关物理问题进行深入研究，有助于精确检验标准模型、寻找标准模型之外的新物理信号。..本项目主要包括以下内容：深入研究top夸克的自旋效应，以便精确检验标准模型、寻找新物理存在的可能信号；在LHC上研究新物理对Top 夸克性质的影响，寻找新物理信号；研究LHC上可能产生的与中微子质量起源有关的现象，探索中微子质量起源机制；研究标准模型之外新粒子在LHC上产生的可能信号，寻找新物理产生的信号，等。..我们较好地完成了该项目的预定研究目标，在LHC上top夸克对产生和衰变过程的自旋效应、top夸克和Higgs粒子的相互作用、W’和Z’等规范粒子的寻找、与中微子质量起源机制有关的B介子稀有衰变过程等方面取得了一系列研究成果，先后有十四篇学术论文发表在Phys.Rev.D、Phys. Lett.B、JHEP和Nucl. Phys. B等国际著名学术期刊上。我们完成的与top夸克物理相关的工作，得到LHC上ATLAS和CMS的国际实验合作组的重视：CMS和ATLAS实验组分别测量了我们预言的LHC上来自夸克对衰变的两个带电轻子之间的方位角关联以及夸克对之间的自旋关联效应，他们测量的实验结果与我们给出的Top夸克对之间存在自旋关联时的理论预言一致，证明了Top夸克可以看作是“自由夸克”；ATLAS实验组邀请我们作为Short Term Association参与LHC上8TeV下Top夸克对之间自旋关联的测量，这一工作已完成。此外，我们正与相关实验组展开密切交流与合作，对本项目中完成的其它工作进行深入研究，以便对标准模型进行精确检验、寻找标准模型之外的新物理信号。