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标准模型(SM)被认为是20世纪比较成功的理论物理模型之一,它很好的描述了强、弱以及电磁相互作用.但SM存在着诸如自由参数太多、平庸性、不自然性等问题,为了解决SM的上述问题,人们引入了许多新物理模型.其中比较有代表性的新物理理论是小Higgs理论.小Higgs模型成功的解决了SM的等级性问题.但是,该模型会受到电弱测量数据的限制,为了解决此问题,人们在最小Higgs(LH)模型的基础上引入了一个叫做“T宇称”的分立对称性,即具有T宇称的最小Higgs(LHT)模型.LHT模型会对SM的一些过程的可观测量产生相对修正,将有助于高能物理实验检验新物理理论.
1995年由CDF和D0实验组在费米实验室的Tevatron对撞机发现了顶夸克,顶夸克是目前已知的最重的粒子,由于它的质量很大,故其与其它粒子的耦合强度也比较大,因此任何与顶夸克有关的物理可观测量对新物理都是敏感的.另外,由于顶夸克很重,故其寿命很短,以致于它在强子化之前就已经发生衰变了,其自旋信息保存到了衰变产物中,因此人们可以通过研究顶夸克衰变产物的角关联来研究其自旋。同时顶夸克还对人们理解电弱对称性破缺机制和探测新物理中起到了重要作用。
我们的工作主要考虑了LHT模型下顶夸克对在大型强子对撞机(LHC)上的产生。LHC上顶夸克对主要由过程g(g)→t(t)及q(q)→t(t)产生.我们首先计算了LHT模型对顶夸克对在LHC上的产生截面的相对修正R1=｜σtot-σSM/σSM｜,计算结果表明不论LHC的质心能量为10TeV还是14TeV,LHT模型对截面的相对修正都比较明显,可达到90％左右。同时计算了该模型对顶夸克横动量分布和不变质量的相对修正分别为(),计算结果表明在合理的参数空间上述两种相对修正都比较明显,当300Gey≤PT≤2000GeV时,R2(PT)的值最大可达到0.65左右,而当500GeV≤2000GeV,R3在0.3-0.3之间变化.
其次,考虑到顶夸克对衰变过程中的自旋关联,我们计算了LHT模型对顶夸克对自旋关联的相对修正R4=｜Ctot-CSM/CSM｜,结果表明在质心能量为14TeV的LHC实验上,LHT模型对顶夸克对自旋关联的相对贡献已经超过了100％.
最后为了说明计算结果能够达到LHC的探测精度,把我们的计算结果与LHC上探测一个顶夸克对事例的的最小探测能力进行了比较,结果表明我们的计算结果能够达到LHC的探测敏感度。这对于LHC实验检验小Higgs理论和LHT模型具有重要的指导意义.