新物理模型中的Higgs粒子在高能对撞机上的唯象学研究

To solve the problems of triviality and unnaturalness with the introduction of Higgs field of the Standard Model, people have put forward many new physics models. Some of these models are remained popular candidates for new physics, such as the littlest Higgs model with T-parity, the simplest little Higgs model and the left-right twin Higgs model. Now, probing the Higgs boson and new physics are the important research tasks at the Large Hadron Collider (LHC), the International Linear Collider (ILC) and the other Higgs factories. This project focuses on the study of Higgs boson at the high energy colliders and the new physics models mentioned above. The content includes three aspects as follows: (1) Study of the new physics effects related to neutral Higgs boson production processes at the LHC; (2) Study of the new physics effects related to neutral Higgs boson production processes at the ILC and other Higgs factories; (3) Study of the new physics effects related to charged Higgs boson production processes at the LHC and ILC. These studies not only can provide some theoretical guidance for detecting the Higgs bosons in experiment, but also can provide some clue and evidence to test these new physics models.

为了解决标准模型中Higgs场的引入带来的平庸性、不自然性等问题，人们提出了许多新物理模型。其中，具有T-宇称的最小Higgs模型、最简单的小Higgs模型、左右双Higgs模型均为流行的新物理候选者。大型强子对撞机(LHC)、国际直线对撞机（ILC）以及其它Higgs工厂均把探测Higgs粒子和新物理作为重要的研究目标。本项目主要围绕以上几种高能对撞机和新物理模型对Higgs粒子进行三方面的研究：（1）研究LHC上与中性Higgs粒子产生有关的新物理效应；（2）研究ILC和其它Higgs工厂上与中性Higgs粒子产生有关的新物理效应；(3) 研究LHC和ILC上与带电Higgs粒子产生有关的新物理效应。这些研究不仅可为探测Higgs粒子的精确实验提供指导，而且也可为检验这几种新物理模型提供重要的线索和依据。

2012年Higgs粒子在大型强子对撞机（LHC）上被发现，掀起了一场关于Higgs物理的研究热潮。 LHC、国际直线对撞机（ILC）以及其它Higgs工厂均把探测Higgs粒子性质和超出标准模型之外的新物理作为重要的研究目标。在诸多的新物理模型中，其中具有T宇称的最小Higgs (LHT) 模型、左右双Higgs (LRTH) 模型，重子数减轻子数(B-L) 模型均为流行的新物理候选者。三年来，本项目紧紧围绕着这三种新物理模型，结合对撞机实验数据和电弱精确测量数据，开展了以下研究工作：(1)基于LHC，在LHT、LRTH和B-L模型下对单顶夸克和Higgs玻色子联合产生过程pp ->tHX(X=b,j,W)进行了研究，结果发现LHT模型的新物理效应较为明显；(2) 基于ILC及其它Higgs工厂，在LHT、LRTH和B-L模型下对Higgs产生过程e+e->ZH、e+e->ννH、e+e->ttH、 e+e->ZHH和e+e->ννHH进行了研究；结果发现过程e+e->ZH最适宜用来探测这些模型的新物理效应;（3）基于LHC上Higgs和精确电弱测量实验数据，据研究了LHT模型中顶夸克两体和三体衰变以及LHT模型中Zbb耦合。结果显示，尽管LHT模型的参数空间受到当前实验限的极大限制，Rb在LHT模型中的效应依然能够达到未来Z工厂（ILC，CEPC，FCC-ee）的探测阈值，三体衰变t->cgg和t->cbb能够达到LHC的探测精度。这些研究将为我们更好地理解电弱对称性破缺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。