LHC和Higgs工厂上超对称Higgs物理的精确研究

The supersymmetric Higgs physics is one of the hot and frontier problems in the researches of particle physics. In the supersymmetric models, due to the extension of Higgs sector and the effect of the supersymmetric particles, the properties of Higgs boson can be very different from the predictions of the Standard Model. Therefore, the precise study of the productions and decays of the Higgs bosons will provide an important theoretical guidance to the LHC experiments. In this project, we consider the constraints from the colliders and detections of the dark matter. By using the advanced loop calculation packages, we plan to perform the study of radiactive correction in the productions and decays of the Higgs bosons in the MSSM and NMSSM at the LHC or the Higgs factories. Under the allowed parameters space, we will calculate the supersymmetric corrections to the association production of Higgs bosons with the gauge bosons, fermions and sparticles pairs at the LHC or the Higgs factories. Besides, we will also study the decays of Higgs bosons produced in the cascade decays. These researches will be very helpful for understanding the electroweak symmetry breaking mechanism and distinguishing the different supersymmetric models at the high energy colliders.

超对称希格斯物理是国际粒子物理研究的热点和前沿问题之一。在超对称模型中，由于希格斯（Higgs）部分的扩充和超粒子的影响，Higgs粒子的性质可以与标准模型（SM）预言很不相同。因此，精确研究超对称Higgs粒子产生和衰变过程将为LHC和Higgs工厂实验提供重要的理论指导。本项目中，我们将结合对撞机实验数据和暗物质探测实验数据，利用先进的圈图计算程序，开展LHC和Higgs工厂上最小超对称标准模型（MSSM）和次最小超对称标准模型（NMSSM）中Higgs产生和衰变过程的辐射修正研究。我们将重点研究在目前实验允许的参数空间内LHC和Higgs工厂上Higgs粒子与规范粒子、费米子以及与超粒子对联合产生过程的超对称辐射修正效应，同时还将研究超粒子衰变产生Higgs粒子的衰变过程。该研究将对在高能对撞机上理解电弱对称性破缺机制和甄别不同超对称模型具有一定的指导意义。

2012年7月4日，ATLAS和CMS两大实验组同时宣布发现了一个质量位于125GeV附近的新粒子。而在2013年的进一步实验中，该粒子进一步被确定为Higgs粒子。这一发现被誉为是过去十年甚至二十年以来粒子物理界最为重要的发现之一，它开启了粒子物理学一个新的时代。但随之很多的疑问也前仆后继地涌了上来，该新粒子是否是标准模型Higgs粒子？它的具体性质是什么样的，是我们所熟知的解释质量起源的Higgs粒子吗？它和其他粒子之间的耦合又是什么样的呢？为了回答这些问题，我们针对LHC目前的实验进展在国家自然科学基金的支持下开展了LHC和Higgs工厂上Higgs粒子性质的精确研究。在标准模型Higgs研究方面，我们研究了LHC上ZHW产生的完整单圈QCD修正。我们的结果显示，在Higgs质量等于125.3GeV时，完整的单圈QCD修正可以达到45%。由于部分子分布函数的不对称，我们同时还研究了该过程中W玻色子的电荷不对称性，结果可以达到32.94%；与此同时，我们还研究了Higgs工厂上ZH和光子联合产生的完整单圈电弱修正。众所周知，Higgs工厂上ZH的产生是Higgs的主要产生道，而我们所研究的过程正是e+e- ->ZH过程次次领头阶修正的一部分。在该研究中我们同时研究了末态光子的横动量分布。由于Higgs工厂上每年会产生近10万Higgs粒子，这使得我们可以利用该过程来精确地研究Higgs的性质。在新物理研究方面，我们研究了Higgs粒子产生过程中的超对称效应。同时利用LHC Higgs数据及相关实验约束，我们还给出了最小超对称模型中顶夸克伴子的质量下限。对Higgs粒子自耦合及Yukawa耦合性质的研究是目前LHC和未来高能对撞机的一个重要目标，因此我们在有Top-Higgs CP破坏相互作用下，研究了Higgs粒子对的产生以及顶夸克对伴随双Higgs的产生。结果表明，在目前实验允许的参数空间内这些研究都将为我们更好地理解电弱对称性破却机制以及寻找标准模型以外的新物理提供一定的理论指导作用。