几种典型新粒子可能物理信号的研究

Take into account the constraints on the relevant free parameters from high energy collider experiments, low energy experiments and neutrino oscillation experiments,study of the elementary properties(such as coupling strength, the branching ratio etc) of the new particles and their direct or indirect physical signals at current or future high energy collider experiments is one of the important topic for the elementary particle physics nowaday. LHC RunII and other high energy collider experiments provide a power tool to find new particles. The project will study the quantum corrections of several trpical new particles(such as new scalar particles, axion-like particles, Leptoquarks, sterile neutrinos etc)to observables and some decay and production processes of ordinary particles, calculate and analyse possible physical signals generated by these new particles at LHC RunII and other high energy collider experiments. We try to give the constraints on the elementary properties(such as mass, coupling strength etc) of these new particles,and further analyse the ability and possibility of detecting these new particles for high energy collider experiments. We expect that our results will be helpful to directly test new physics models and find new particles at current or future high energy collider 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 predictive power of theoretical results.

在充分考虑高能对撞机实验、粒子物理的低能实验以及中微子震荡实验对相关自由参数限制的基础上，研究新粒子的基本性质（如耦合强度、衰变分支比等）以及它们在正在运行或计划中高能对撞机实验上的直接或间接物理信号是当前粒子物理的前沿热点问题之一。LHC RunII和其它高能对撞机实验为发现新粒子提供了强有力的实验支持。该项目将研究新标量粒子、类轴粒子、Leptoquarks、惰性中微子等几种典型新粒子对某些可观测物理量、普通粒子产生、稀有衰变过程的量子修正；计算、分析其在LHC RunII或其它高能对撞机实验上产生的可能物理信号；给出对新粒子质量、耦合强度等基本性质的实验限制，分析对撞机实验探测新粒子的能力和可能性，为高能实验检验新物理模型、发现新粒子提供理论指导。在研究新粒子物理信号时，将注重探索如何压低背景噪声，提高信噪比，增强理论结果的预言能力。

研究新粒子的基本性质以及它们在正在运行或计划中的高能对撞机实验、粒子物理的低能实验以及中微子振荡实验上的直接或间接物理信号是当前粒子物理的前沿热点问题之一。该项目就是围绕这一热点问题开展研究的。在过去的四年里，该项目组全体成员克服疫情带来的困难，团结协作，把手工解析推导、计算机数值运算以及专业软件的模拟分析相结合，积极开展科学研究，超额完成了项目申请书中所列任务目标。从2019年1月至今已在“Phys. Rev. D”、“Eur.Phys.J.C”、“ Phys. Lett. B”、“Nucl. Phys. B”等国内外学术刊物上发表学术论文23篇。这些论文主要研究了类轴粒子（ALP）、类矢量夸克（VLQ）、轻规范玻色子Z’、新荷电规范玻色子W’等几种典型新粒子对粒子物理可观测物理量（衰变分支比、产生截面、前后不对称性等）的修正以及在高能正负电子、电子—质子、质子—质子对撞机实验上产生的直接或间接可观测物理信号。这些论文的发表对新物理理论的发展起到了积极推动作用，为高能、低能实验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。