能标分离超对称和次最小超对称的唯象研究

来源 :中国科学院理论物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lyh993
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过去几十年标准模型理论预言和实验的吻合说明粒子物理标准模型是一个描述电弱相互作用的正确理论,但是我们仍然有理由(实验方面的和美学方面的)相信标准模型只能是一个低能有效理论,而在更高的能标(大约TeV)一定会有新物理出现。在众多的新物理模型中低能超对称是被研究最多的一种模型,这是因为低能超对称理论有着许多优美的特点:一方面,作为时空的一种新的对称性,超对称自然地与量子引力理论和弦理论联系在一起;另一方面,低能超对称可以解决标准模型中的不自然性问题、实现规范耦合的大统一并为宇宙中的暗物质提供一个自然的候选者。超对称理论的具体模型有很多种,能标分离的超对称(split-SUSY)模型和次最小超对称标准模型(NMSSM)是近年来被广泛关注的两个模型。本论文致力于能标分离的超对称模型和次最小超对称标准模型的一些物理现象,研究内容包括以下几个方面:   ●提出了能标分离超对称(Split-SUSY)解释暗物质的一种新的可能性。能标分离超对称放弃了解决等级性问题的要求,只要求超对称提供足够的暗物质及满足成功的规范耦合大统一。作者提出能标分离超对称质量谱的一种新的可能性,即gluino作为最轻的gaugino,它可以通过晚期衰变到gravitino提供暗物质。使用WMAP的数据,我们可以得到gluino的质量下限为14TeV。同时我们发现这种质量谱还可以满足规范耦合大统一的要求。   ●探讨了能标分离超对称下neutralino暗物质对相关参数的限制及其在对撞机上的观测效应。通过暗物质的限制可以给出Split-SUSY参数的限制及某些类型超对称粒子的质量上限。作者得出在M2=2M1时chargino质量必须小于1TeV,而在其它的情况下(如M1很大,M2很大或者μ很大),chargino的质量小于2-3TeV。最后作者研究了在未来对撞机LHC和ILC上chargino的产生截面,发现在LHC上某些参数空间可以给出chargino的产生率大于1pb,在ILC上参数空间的部分区域给出chargino产生截面大于100fb,而其它的参数区域对应的产生截面很小。这表明Split-SUSY在未来对撞机上不一定会被发现。   ●计算了ILC上黑格斯粒子主要产生过程的虚效应。这个两个主要的过程分别是e+e-→Zh和WW-湮灭过程(e+e-→veveh)。作者发现e+e-→Zh的反应截面在Split SUSY模型满足暗物质限制的参数区域中可以有几个百分点的抬高,但是WW-湮灭过程的虚效应在百分之一以下。这些过程的虚效应和LHC和ILC上超对称粒子直接产生过程是相关联的,因此我们的计算对将来加速器上发现超对超粒子有相当的指导意义。   ●研究了次最小超对称标准模型中的B介子双轻衰变中的遍举过程B→咒Xsl+l-和单举过程Bs→γl+l-。计算结果表明B→Xsμ+μ-过程会因参数tanβ而有很大的抬高,但是大tanβ的过程会被b→sγ排除。在小tanβ的区域B→Xsμ+μ-也有参数被实验排除,而这些被排除参数在我们计算的其它过程中是很重要的。最后作者也计算了这B介子双轻衰变的前一后不对称的大小并将结果和标准模型的的结果进行了比较。   ●研究了LEPI的对次最小超对称标准模型参数空间的限制,这其中包括Z共振峰衰变Rb等等。计算的结果表明,单态场的引入抵消了双黑格斯二重态对Rb的贡献。当单态场的组分小的时候,Rb的实验数据可以排除大部分的次最小超对称标准模型满足LEP2的参数空间。这表明LEP1的实验数据在作者研究次最小超对称模型的时候是不能忽略的。
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