重夸克偶素在高能对撞机上的产生与极化

标准模型是一个非常成功的物理理论。其中量子色动力学（QCD）理论是标准模型中描述强相互作用的部分。由于QCD理论的渐进自由和以及强相互作用的色禁闭的性质，使得末态涉及确定强子态产生的过程由于包含非微扰部分而变得相当复杂，但是关于这个方面的理论和实验研究又是检验标准模型的有效性及探寻其可能存在的局限性的重要方面。这就使得检验QCD理论在强子水平上的有效性成为一个重要的研究方向。由正反重夸克构成的重夸克偶素有着实验上易于观测和理论上相对简单的特点，所以就成为从微扰和非微扰两个方面检验QCD理论的有力工具。本项目将围绕重夸克偶素在高能对撞机上的产生与极化这一热点问题展开研究，力图利用微扰QCD理论和关于强子态产生的因子化理论描述已有的实验结果和预言可能的实验现象。相关的研究成果将对理解强相互作用以及量子色动力学理论有着重要的理论和现实意义。

自1974年夸克偶素被发现起，其清晰的衰变信号及非相对论性的特质使得重夸克偶素一直作为粒子物理学中一个重要的研究领域。随着大型强子对撞机（LHC）的运行，实验上我们可以在更高的能量和亮度下研究和重夸克偶素相关的丰富的实验现象，这也对与之配合的理论研究提出了新的要求。. 我们以非相对论量子色动力学（NRQCD）为理论工具，研究了几个与重夸克偶素产生相关的过程。这包括J/psi粒子与光子的伴随产生过程的次领头阶修正，结果表明目前我们从J/psi粒子产生过程中得到的矩阵元参数会在这一过程中给出非物理的理论预言，同时考虑到LHC的积分亮度，这一过程应该是可以观测到的过程，那么对这一过程的研究将非常有助于我们了解重夸克偶素的产生机制或者确定相关的矩阵元参数。与之相关的\Upsilon粒子与光子的伴随产生的研究工作也已基本完成。. 希格斯粒子是LHC运行以来的一个重要的发现。希格斯粒子的相关性质也成为研究的热点。我们也围绕希格斯粒子做了一些研究工作。我们从有效理论出发，配合目前实验上观测到的希格斯粒子的有关信号，研究了希格斯粒子与标准模型中的粒子间的耦合情况，从实验数据出发给出了超出标准模型的耦合参数的唯像学限制。这些工作将会使我们深入理解希格斯粒子与标准模型粒子间的耦合。同时也会对超出标准模型的新物理研究有所帮助。. 14年9月LHC上给出了\eta_c横动量分布的测量数据。针对这一最新的实验进展，我们与合作者在NRQCD框架下研究了强子对撞机上\eta_c产生的次领头阶修正和相对论修正的结果。我们通过匹配理论计算和实验数据给出了色单态以及色八重态矩阵元，通过重夸克对称性得到与J/psi产生相关的矩阵元，给出的J/psi横动量分布和极化分布的理论结果与实验测量吻合的不错，进而支持了NRQCD理论中的速度标度律。