大型强子对撞机上新物理的研究

In 2012，a Higgs boson with the mass of about 125GeV was found at the large hadron collider (LHC) at CERN. The particle physics entered a new era. Searching new physics beyond the standard model at the LHC is the most important topic of fundamental science. This project will focus on the interplay between theory and the LHC experiment. The specific topics include 3 main fields. (1) Higgs physics, we will focus on the research on the correlation between the Higgs boson and the spontaneous CP violation, and the systematic studies on the exotic Higgs decay. (2) Extra gauge bosons, we will carry out the research on the phenomenological study for G(221) and G(331) models, discovering new gauge bosons using jet substructure, and phenomenology of new gauge boson at the future colliders. (3) Higher precision predictions for the important physics processes, we will work on the QCD effects for the Higgs production, the electro-weak corrections to the scattering processes, the Higgs and top quark decay, and property of jet using SCET.

2012年一个质量约125GeV的Higgs粒子在欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上被发现，粒子物理随之进入了一个新时代。研究LHC上超出标准模型的新物理成为当前基础研究的重点课题。本项目着重理论密切联系实验，研究内容有：（1）Higgs物理的理论研究，着重Higgs与自发CP破坏关联的检验，以及Higgs奇特衰变道的系统研究；（2）对额外规范玻色子的理论研究，着重G(221)模型和G(331)模型的对撞机唯象学分析，利用喷注子结构方法探测新规范玻色子，以及新规范玻色子的未来强子对撞机上唯象学分析；（3）为实验学家提供急需的重要物理可观测量的精确理论预言，包括Higgs粒子产生过程中的量子色动力学效应，高能散射中的电弱量子效应，顶夸克和Higgs粒子衰变的研究，以及利用软共线有效场论研究喷注的性质。

本项目开展了对于Higgs粒子和顶夸克重要衰变和产生过程的精确计算并与实验进行比对，发现到目前的精度范围内，标准模型的理论预言与实验是一致的。我们还重点分析了LHC的实验测量对于新物理模型的限制，发现随着数据的逐步积累，对于各种新物理模型的限制变得更加严格。在目前实验状况下，我们还提出了几个可能的新物理模型，这些模型不仅满足目前实验的限制，也预言了新的实验信号，对于未来加速器和非加速器实验有重要的指导作用。