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电弱统一理论和量子色动力学(QCD)构成了粒子物理的标准模型。标准模型是基于SU(3)(⊕)SU(2)(⊕)U(1)规范场理论建立的、描述粒子间强、弱及电磁相互作用的规范相互作用理论。标准模型主要是由两部分构成:规范理论和黑格斯机制。标准模型虽然解释了迄今为止所有的低能实验现象,但其理论本身也存在许多悬而未决的问题,被认为是不完备的。作为标准模型建立基础之一的黑格斯机制,至今尚未在实验上得到证实。因此,标准模型更倾向于被认为是其他更为基本理论的一个低能○(102)GeV有效近似。
最小超对称标准模型通过引入标准模型的超对称伙伴解决了等级差问题,并且被认为是最具吸引力的标准模型的扩展模型之一。超对称中引入的R宇称定义为R=(-1)3B+L+2S。其中,S为自旋量子数,B为重子数,L为轻子数。对于所有的标准模型粒子R=1,而对于所有的超对称伴随子R=-1。因此,超对称粒子衰变为标准模型粒子必然表现出R宇称破坏的特征。因此,在R宇称的超对称理论中,最轻的超对称粒子是稳定的。现有的低能核实验数据并不支持严格的R宇称守恒,中微子振荡实验也强烈显示出轻子味道改变,而轻子味道破坏的特征可以存在于R宇称破坏的最小超对称标准模型的最一般形式之中。
本文从理论计算和蒙特卡洛模拟两个方面研究了在LHeC对撞机上R宇称破坏的最小超对称标准模型中轻子味道破坏(LFV)效应。我们探讨了在LHeC上标量top夸克单产生机制及其测量的可能性。运用标量top夸克的直接共振产生特征及显著的q→lq两体衰变末态的运动学分布特征,显示出LHeC上测量R宇称破坏的LQD相互作用的显著优势,这远优于以前靠间接低能实验测量得到的结果。在LHeC上1.0fb-1积分亮度下,通过高横动量的moun和b-jet末态分析,若没有发现与标准模型差异显著的新物理,我们仍可以将LQD项的耦合参数λ'113和λ'233限制提高。例如:在标量夸克100GeV时将耦合参数限制提高将近3个数量级。
本论文的创新之处如下:
(1)结合理论与实验两个方面,详细研究了在LHeC上通过轻子数破坏的t→μb衰变道检验R宇称破坏的可能性。
(2)由LQD三线性R宇称破坏的耦合特性,通过采用合适的事例判选方案压低本底事例,提取出清晰的信号事例。