当前和未来高能对撞机上的精确物理研究

The Large Hadron Collider is about to restart with a center-of-mass energy of 13 TeV. The plans to build the next generation high energy colliders are actively discussed by the international high energy physics community. The goal of this project is to provide the experimentalists high precision theoretical predictions for important scattering processes, in accordance to the needs of the running of the LHC and the design of the next generation colliders. Processes involving the top quark and the Higgs boson are particularly important. This project will focus on these important processes, provide precision theoretical predictions by developing the methods of soft-collinear effective theory and the next-to-next-to-leading order calculation techniques. In addition, this project will investigate effective techniques to measure the Higgs boson self-coupling as well as the Yukawa coupling of the top quark at the Large Hadron Collider and future high energy colliders.

大型强子对撞机即将在13个TeV的对撞能量上重新开始运行，而关于未来的下一代对撞机的计划也正在被国际高能物理学界所积极探讨。前所未有的高能量和高精度对理论学家提出了新的挑战。本项目的目标就是配合13个TeV的LHC的运行以及未来高能对撞机的设计，为实验学家提供他们所急需的各种重要散射过程的精确理论预言。特别是与top夸克和Higgs玻色子有关的散射过程，是当前和未来关注的焦点。本项目将围绕这些重要过程，发展软共线有效理论方法和次次领头阶计算技术，给出满足实验精度要求的精确理论预言。此外，本项目还将探讨在大型强子对撞机上以及在未来的高能对撞机上精确测量Higgs玻色子的自相互作用以及top夸克的Yukawa相互作用的有效手段。

大型强子对撞机已经在13TeV的极高对撞能量上结束了Run2的运行，为ATLAS和CMS实验组分别提供了约150/fb的数据。这些数据使得我们对于顶夸克和希格斯粒子的性质有了进一步的了解。在高亮度LHC和未来的下一代对撞机上，我们将继续在前所未有的能量和精度上检验标准模型和探索新物理。伴随着实验数据的积累，本项目按照计划，在顶夸克物理和希格斯物理方面开展了深入的研究。对于顶夸克对产生过程给出了国际上最精确的理论预言，使得理论结果能更好地与实验结果相符合。这些结果被ATLAS和CMS实验组用于检验标准模型和探索新物理，并对于部分子分布函数的拟合有重要意义。在希格斯物理方面，计算了希格斯粒子产生过程中极为复杂的两圈积分，对未来高亮度LHC和下一代对撞机上的实验分析提供理论支持；针对希格斯粒子与顶夸克的联合产生给出了精确理论预言，并参与了希格斯截面相关的CERN黄皮书的编写。