含奇异希格斯多重态的新物理理论的高精度现象学研究

The standard model is an SU(3)*SU(2)*U(1) gauge theory with electroweak symmetry breaking spontaneously which contains a Higgs doublet, while the minimal supersymmetric standard model, the littlest Higgs model and the left-right symmetric model are the extensions of the standard model containing exotic (non-SM) Higgs multiplets. In the precision study of the pair, single and associated production of the non-SM Higgs bosons in these new physics models at high energy colliders by using the techniques for multi-point integrals, we may obtain the information of the Higgs sector, including Higgs gauge couplings, Higgs Yukawa couplings and Higgs self couplings, and determine the electroweak symmetry breakding mechanism. Furthermore, the precision predictions on the resonant production of new particles in these models can help us to determine the model input parameters and search for the new physics beyond the standard model.

标准模型是建立在SU(3)*SU(2)*U(1)规范对称群上的、含有一个Higgs二重态的电弱对称性自发破缺规范相互作用理论，而最小超对称标准模型、最小Higgs模型、左右对称模型则是包含奇异（非标准模型）Higgs多重态的标准模型的扩充理论。利用多点积分函数技术，通过精确研究这些新物理模型下高能对撞机上非标准模型Higgs粒子的对产生、单产生及伴随产生过程，我们可以得到Higgs部分的具体信息，包括：Higgs与规范粒子的耦合、Higgs与费米子的汤川耦合以及Higgs的自耦合，从而确定电弱对称性破缺的具体机制。此外，通过精确研究这些模型所预言的新粒子的共振产生过程，可以确定模型输入参数，为寻找标准模型以外的新物理提供理论指导。

自LHC上发现标准模型Higgs粒子之后，标准模型理论在实验上取得了巨大的成功。然而，实验和理论上仍存在诸多问题标准模型无法解释，人们相信在TeV能标处存在超出标准模型的新物理，并有着与标准模型不同的对称性和Higgs结构。因此，对Higgs粒子的产生和性质研究，以及超出标准模型的新物理寻找将是未来粒子物理理论和实验的重要研究课题。. 在本项目的支持下，我们研究了强子对撞机上Higgs对产生、Higgs与top夸克对的伴随产生、Higgs与Z-boson伴随产生、Higgs对的VBF产生以及重Z衰变产生过程，给出了NLO QCD, NLO EW, NLO QCD+NLL, NNLO QCD等水平上的高精度理论预言。此外，我们还对Higgs研究中的可能本底，包括VV+jet, VV+photon, VVV等产生过程，进行了现象学上的高精度研究。在新物理寻找方面，我们在RS额外维模型、ADD额外维模型、最小Higgs模型、leptoquark模型等新物理模型下，对模型特征信号开展了现象学研究，并在有效理论框架下研究了LHC和ILC上的暗物质粒子与规范粒子的伴随产生。此外，我们也在LHeC和LHC上精确研究了重味强子的产生。项目研究成果以论文形式发表，合计27篇。