在LHC上用味物理与CP破坏研究新物理

In addition to the glorious observation of 125GeV particle, the LHC Run 1 has already unfolded several anomalies in flavor physics sector. Meanwhile the suspected signal of the X(750) turns up from the initial LHC Run 2 data. All these messages implicate the possible advent of long quested New Physics. In this project taking scalar theory as the port to New Physics, we aim at the solution of the anomalies in flavor physics, together with the consideration of Higgs phenomenology. In the scenario of various scalar theories, including dilaton models and multiple-Higgs models, we will particularly consider Higgs main and rare decays, B meson decays, top decays as well as the decays of heavy lepton tau. Technically to manipulate the analytical calculation efficiently, we will develop user-friendly Mathematica program to compute related Feynman diagrams automatically. Tracking the progress of LHC experiments with the combinations of low energy experiments such as neutron electric dipole moment, we can scan the parameter space of these new scalar theories globally. Based on the allowed region, we also plan to construct additional new theory, in which some particular benchmarking experiments will also be proposed.

LHC的第一轮运行结果，除了发现125GeV标量粒子之外，也揭示了在味物理方面存在几个反常现象；第二轮运行初期还发现了新粒子 X(750) 的疑似信号。 这些迹象暗示着人们多年来探寻的新物理可能即将出现。本研究计划以标量理论作为新物理的入口，以解决味物理和CP破坏现象学上几个反常问题为首要目标，并且也综合考察希格斯现象学。在包括dilaton模型，多重态希格斯模型在内的多种标量场模型的框架下，我们将考虑Higgs粒子的主要和稀有衰变，B介子衰变，顶夸克衰变，重味轻子 τ 的衰变等诸多过程。计算技术上，我们将开发Mathematica程序包，实现费曼图计算的自动化。实验上，我们追踪跟进LHC的进展，同时也结合其它如中子电偶极矩等低能实验，联合检查以上新物理理论的参数空间。我们也将尝试构造新的理论并探讨可能被检测到的实验信号。

LHC进入第二轮运行后，随着更多数据的积累，包括味道改变过程在内的大量衰变过程被观察到。本项目首先研究了在一个能解答中微子质量起源的colored Zee-Babu模型中，轻子味道改过的过程、味道改变的Z衰变过程和leptoquark的衰变分支比，特别是后者对LHC上新物理的寻找提供了一定的参考意义。我们用一个Z’ 模型解释了 2016年出现的17MeV反常现象，在假定Z‘是连接重子世界与暗物质世界的通道，利 用最新的暗物质实验结果，我们给出了这个Z’的合理区间。如果存在惰性中微子，在长基线实验中中微子的物质效应将特别重要，也会影响实验的测量结果，而理论上对于惰性中微子物质效应的计算都是数值上的，这不利于理论向其它相关领域的推广，如太阳中微子等。我们第一次给出了含惰性中微子效应的完整严格的中微子传播物质效应解析表达式。BESIII自2016年以来，测出了最轻的粲重子Lambda_c的绝对分支比，改写了PDG；Belle在其它两个反三重态粲重子衰变上也取得了进展，而理论上关于粲重子衰变的动力学研究较少。我们利用拓扑图的方案，从动力学的角度第一次系统的完整计算了三个单粲重子 所有的Cabibbo支持和Cabibbo单压低过程的分支比和自旋不对称参量，为实验的寻找提供了理论依据。