对撞机上新物理的唯象研究

本项目在以往研究成果的基础上结合LHC 开始运转的现状，对近年来新提出的新物理模型进行唯象学研究。集中研究与电弱破缺相关的一些模型，这些都有很明显的特征，如little Higgs 和Higgsless 模型中有额外的规范玻色子W'、Z',轻子与规范玻色子具有反常耦合，一些模型中具有特殊量子数的轻子。利用唯象学手段，可以把这些特征提取为对撞机上的信号。这些信号非常明显，往往只需要很小的积分亮度，在LHC 测试运行的前几年就可以对一些新模型做出检验。本项目致力于电弱新物理模型在对撞机上的唯象研究，对TeV能量对撞机上的实验研究是有帮助的。可以与国内参加LHC的人员合作，做探测器模拟，为我国参加LHC/ILC国际合作提供可行的研究课题，可以在LHC开始运行后很快进行数据分析，使我国在LHC的合作中增加竞争力。

本项目按照计划完成了以下几项关于对撞机上新物理唯象研究的工作，并发表了相关论文。（1）研究如何在对撞机上探测费米子的反常耦合，提出了在ILC上通过正负电子到W＋W－的过程来测量电子和W，Z规范玻色子的反常耦合。通过研究我们发现未来1TeV的ILC对费米子反常耦合的探测可以比目前的精度提高3-4个量级。此工作的文章已经发表在Phys.Rev. D86 (2012) 035001。在此基础上我们又研究了e+e- ->ZZ/\gamma过程，研究发现这几个过程正好和e+e- ->W+W－过程形成了互补。我们也研究了在LHC上通过W对产生的过程探测夸克和规范玻色子的反常耦合的研究，并取得了很好的结果。这方面的计算工作已全部完成，正在文章整理阶段。（2）研究如何在大型强子对撞机上探测带双电荷的奇异轻子， 我们研究把一个带双电荷的奇异轻子X++/--放到弱作用的SU(2)的表示中，我们唯象计算已有实验对这些粒子质量和混合参数的限制，并考虑在LHC上探测这样的SU(2) 二重态/三重态奇异轻子的可能性。我们研究了各种可能的探测道，并给出了LHC发现奇异轻子所需要的积分亮度。关于三重态的文章已经被Phys.Rev. D接受，即将发表，二重态的文章也在投稿中。（3）在目前低对撞能量8 TeV LHC上探测3-site Higgsless模型中的较轻W’玻色子。我们提出的通过W’Z联合产生的过程在W’玻色子质量较轻的情况下比原来的探测道有很大的优势。计算表明8TeV LHC 积累的实验数据可以对Higgsless模型中的较轻W’玻色子作出判断，发现或排除它们。相关文章发表在Phys.Rev. D86 095011(2012)。（4）质子和Roper共振态中海夸克味道不对称性的研究。我们通过构建哈密顿矩阵和求解本征方程的方法研究了质子和Roper共振态及介子云模型。运用这个方法，我们得到了质子的海夸克味道不对称性和Roper共振态的一些其他性质。我们的研究表明，质子的海夸克味道不对称和N（1440）的某些属性可以在一个方案中研究。 这个工作的相关文章已经发表在Chinese Physics C36 (2012) 189-193。（5）左右手对称模型在LHC强子对撞机上的唯象学研究。我系统的分析了这个新物理模型中所有可探测的新粒子，给出了LHC上要发现和排除这些粒子需要的积分亮度和能量。