几种典型新物理模型的唯象研究

The TeV energy collider experiments,especially for the Large Hadron Collider (LHC), provide a power tool to test New Physics(NP) and find new particles at TeV scale. Phenomenological studying about NP has become an important topic for the current particle physics..We will mainly study the corrections of several popular new physics models,such as the improved TC2 model,seesaw models and LHT model,to some physical processes, and compare our numerical results with the recent experimental data(especially the LHC data), which might give the constrains on the relevant free parameters. Based on these numerical results, we will futher consider various possible production and decay mechanisms of the new particles (new scalars, new gauge bosons and new fermions) predicted by these new physics models at present or future high energy collider experiments(LHC or ILC) and analyzed their distinct experimental signals. We expect that our results will be helpful to directly test these new particles and distinguish different new physics models at the high energy experiments. In future studying, in order to obtain the realistic physics signatures, we will focus our attention on finding methods to suppress the relevant backgrounds and enhance the value of the statistical significance.

TeV量级高能对撞机实验，尤其大型强子对撞机（LHC）实验，为在TeV能区寻找新物理、发现新粒子提供了有力工具。对新物理唯象学的研究已成为国际粒子物理学界的热点问题之一。该项目将结合最新的实验数据（尤其LHC的实验数据）计算几种典型新物理模型（如改进的TC2模型、预言合适中微子质量的seesaw类模型、LHT模型等）对某些可观测物理量的量子修正，给出实验数据对相关新物理模型自由参数的限制；研究这些模型预言的新粒子（如新标量粒子、新规范玻色子或新费米子）在LHC或ILC上的可能物理迹象；比较不同新物理模型所得结果，找出各自的特征物理迹象，为在高能实验中检验、区分不同新物理模型，新物理理论的发展提供理论预言。在该项目的研究中将注重探索如何压低背景噪声，提高信噪比，把感兴趣的信号从背景中分离出来，为实验数据的分析提供依据。

在过去的四年里，该项目组全体成员合理利用资助经费；积极开展学术交流与合作；密切关注高能对撞机实验的最新进展；利用手工解析推导与计算机数值运算相结合的方法，超额完成了项目申请书中所列任务目标。从2013年1月至今已在“JHEP”、“Nucl. Phys. B”、 “Phys. Rev. D”、“ Phys. Lett. B”等国际著名学术刊物和国内核心期刊上发表学术论文20篇，获教育部自然科学二等奖一项。.该项目的主要研究成果包含：首次研究了双荷电规范玻色子对Higgs玻色子衰变的贡献，讨论了其解释LHC相关实验数据的可能性；考虑到目前实验数据对Higgs粒子的LFV耦合的限制，研究了Higgs粒子通过er对撞在ILC、LHeC上的产生；计算了味改变中性流（FCNC）耦合tqγ和tqg诱发的LHC RunII上顶夸克和光子的联合产生，详细分析了其产生的信号和相关物理背景，预测了LHC RunII发现此物理信号的可能性；研究了类矢量底夸克B'对LHC上Zb产生截面的贡献，讨论了通过此产生过程在LHC RunII上探测B'的可能性；系统计算了轻的轴胶子模型对顶夸克稀有衰变以及单产生的量子修正，讨论了轴胶子的间接物理信号；研究、计算了左右手对称、331等几个典型新物理模型预言的新规范玻色子Z’对一些赝标量介子、矢量介子LFV衰变和产生的贡献，为通过这些过程在将来的高能实验上探测Z’的可能物理信号，区分不同新物理模型提供帮助；研究了多荷电重轻子在LHC上的成对产生，详细分析了其产生的信号和相关物理背景，为LHC RunII发现多荷电重轻子，检验seesaw类新物理模型提供了理论指导；研究了B-L、221新物理模型预言的新规范玻色子Z’通过HZZ’耦合对pp→ZH过程的量子修正，数值结果表明：B-L模型对pp→ZH过程的产生截面修正很小，而221模型产生的修正也许可在将来被LHC观测到。这些成果对新物理理论的发展起到了积极推动作用，为在高能实验中区分不同新物理模型、探测新粒子提供了理论预言，受到了国内外同行专家的重视与好评。