Эффекты новой физики в моделях с расширенной цветовой симметрией (1105397), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ðàññìîòðåíà êàëèáðîâî÷íàÿ ìîäåëü ñ êèðàëüíîé öâåòîâîé ñèììåòðèåé êâàðêîâ êàêîäíî èç âîçìîæíûõ ðàñøèðåíèé Ñòàíäàðòíîé Ìîäåëè ïðè gL 6= gR . Íàéäåíû âçàèìîäåéñòâèÿ ïðåäñêàçûâàåìîãî ýòîé ñèììåòðèåé G0 -áîçîíà ñ êâàðêàìè, äàíî êðàòêîåîïèñàíèå ñêàëÿðíîãî ñåêòîðà ìîäåëè è îòìå÷åíî íàëè÷èå â íåì áåçìàññîâîãî (â äðåâåñíîì ïðèáëèæåíèè) ýëåêòðè÷åñêè íåéòðàëüíîãî SUL (2)-ñèíãëåòíîãî áåñöâåòíîãîñêàëÿðíîãî ïîëÿ.4. Âû÷èñëåíû ñå÷åíèå è àñèììåòðèÿ âïåðåä-íàçàä ïðîöåññà ïàðíîãî ðîæäåíèÿ QQ̄êâàðêîâ â ïàðòîííûõ ïîäïðîöåññàõ q q̄ -àííèãèëÿöèè gg -ñëèÿíèÿ ñ ó÷åòîì âêëàäîâ6G0 -áîçîíà, ïðåäñêàçûâàåìîãî êèðàëüíîé öâåòîâîé ñèììåòðèåé êâàðêîâ.t̄5.
Âû÷èñëåíû ñå÷åíèå σtt̄ è àñèììåòðèÿ âïåðåä-íàçàä AtFBïðîöåññà ïàðíîãî ðîæäåíèÿtt̄-êâàðêîâ íà Òýâàòðîíå ñ ó÷åòîì âêëàäîâ G0 -áîçîíà, ïðåäñêàçûâàåìîãî êèðàëüíîéöâåòîâîé ñèììåòðèåé êâàðêîâ, è èññëåäîâàíà çàâèñèìîñòü ýòèõ âåëè÷èí îò îò äâóõñâîáîäíûõ ïàðàìåòðîâ ìîäåëè, ìàññû G0 -áîçîíà mG0 è óãëà ñìåøèâàíèÿ θG .t̄6. Èç äàííûõ Òýâàòðîíà ïî σtt̄ è AtFBïîëó÷åíû è èññëåäîâàíû îãðàíè÷åíèÿ íà ìàññóG0 -áîçîíà â çàâèñèìîñòè îò θG è â ïëîñêîñòè mG0 − θG íàéäåíà îáëàñòü çíà÷åíèé(mG0 & 1.03 ÒýÂ, 10◦ . θG . 20◦ ), îäíîâðåìåííî ñîâìåñòíàÿ ñ ýòèìè äàííûìè ât̄ïðåäåëàõ 1σ . Ïîêàçàíî, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå G0 -áîçîí ìîæåò äàâàòü âêëàä â AtFBïîðÿäêà10% è òåì ñàìûì óìåíüøàòü ñóùåñòâóþùåå ðàçëè÷èå ìåæäó ýêñïåðèìåíòàëüíûì èt̄òåîðåòè÷åñêèì (â ÑÌ) çíà÷åíèÿìè àñèììåòðèè âïåðåä-íàçàä AtFBïðîöåññà ïàðíîãîðîæäåíèÿ tt̄-êâàðêîâ íà Òýâàòðîíå.7.
Ðàññìîòðåíî âîçìîæíîå ïðîÿâëåíèå G0 -áîçîíà â ïðîöåññå ïàðíîãî ðîæäåíèÿ tt̄-êâàðêîâ√íà LHC ïðè S = 7 ÒýÂ, 14 Òý â âèäå óâåëè÷åíèÿ ñå÷åíèÿ ýòîãî ïðîöåññà è ïîÿâëåíèÿ ðåçîíàíñíîãî ïèêà â ðàñïðåäåëåíèè ñå÷åíèÿ ïî èíâàðèàíòíîé ìàññå tt̄-ïàðû. Èññëåäîâàíî âîçìîæíîå ïðåâûøåíèå ÷èñëà ñèãíàëüíûõ ñîáûòèé íàä ôîíîì è óêàçàíàîáëàñòü çíà÷åíèé ìàññ G0 -áîçîíà (â çàâèñèìîñòè îò θG ), äîñòóïíàÿ äëÿ íàáëþäåíèÿ√G0 -áîçîíà ïî ýòîìó ïðåâûøåíèþ.  ÷àñòíîñòè, ïîêàçàíî, ÷òî ïðè S = 14 Òý äëÿóãëîâ θG = 45◦ , 30◦ , 20◦ , 15◦ G0 -áîçîí ñ ìàññàìèmG0 ≤ 6.5 ÒýÂ, 7.0 ÒýÂ, 7.9 ÒýÂ, 9.8 ÒýÂìîæåò ïðîÿâëÿòüñÿ íà LHC â tt̄-ñîáûòèÿõ ïðè èíòåãðàëüíîé ñâåòèìîñòè L = 10 ôáí−1íà óðîâíå çíà÷èìîñòè ≥ 3σ .Àïðîáàöèÿ ðàáîòû.
Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû äîêëàäûâàëèñü èîáñóæäàëèñü íà ñëåäóþùèõ íàó÷íûõ ôîðóìàõ: Íàó÷íîé ñåññèè-êîíôåðåíöèè Ñåêöèè ÿäåðíîé ôèçèêè ÎÔÍ ÐÀÍ ¾Ôèçèêà ôóíäàìåíòàëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé¿ (ÈÒÝÔ, Ìîñêâà,2007, 2009 è 2011 ãã.), Ãåëüìãîëüöåâñêîé ìåæäóíàðîäíîé øêîëå ¾HEAVY QUARK PHYSICS¿(ËÒÔ ÎÈßÈ, Äóáíà, 2008 ã.), Íàó÷íîé ñåññèè-êîíôåðåíöèè Ñåêöèè ÿäåðíîé ôèçèêè ÎÔÍÐÀÍ ¾Ôèçèêà ôóíäàìåíòàëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé¿ (ÃÍÖ ÈÔÂÝ, Ïðîòâèíî, 2008 ã.), XVIÌåæäóíàðîäíîì ñåìèíàðå ïî ôèçèêå âûñîêèõ ýíåðãèé QUARKS-2010 (Êîëîìíà, 2010 ã.),7Âòîðîé ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåíöèè ¾Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ôèçèêà è åå ïðèëîæåíèÿ¿ (Ñàìàðà, 2010 ã.), à òàêæå íà ðåãóëÿðíûõ íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêèõ êîíôåðåíöèÿõ è íàó÷íûõñåìèíàðàõ â ßðîñëàâñêîì ãîñóäàðñòâåííîì óíèâåðñèòåòå.Ïóáëèêàöèè. Ïî òåìå äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû îïóáëèêîâàíî 9 ðàáîò: 3 ñòàòüè â æóðíàëå Modern Physics Letters A, 2 ñòàòüè â æóðíàëå ßäåðíàÿ ôèçèêà, îäíà ñòàòüÿ â Âåñòíèêå Ñàì.
ãîñ. òåõí. óí-òà. (âõîäÿùåì â ñïèñîê ÂÀÊ), 3 ñòàòüè â òðóäàõ ìåæäóíàðîäíûõêîíôåðåíöèé.Ëè÷íûé âêëàä àâòîðà. Âñå ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû, âêëþ÷åííûå â äèññåðòàöèþ, ïîëó÷åíû ëè÷íî àâòîðîì èëè ïðè åãî îïðåäåëÿþùåì ó÷àñòèè.Ñòðóêòóðà è îáúåì äèññåðòàöèè. Äèññåðòàöèÿ ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ, òðåõ ãëàâ, çàêëþ÷åíèÿ, áèáëèîãðàôèè èç 175 íàèìåíîâàíèé.
Îíà ñîäåðæèò 16 ðèñóíêîâ. Îáùèé îáúåìäèññåðòàöèè ñîñòàâëÿåò 108 ñòðàíèö.Ñîäåðæàíèå ðàáîòûÂâåäåíèå ñîäåðæèò êðàòêóþ õàðàêòåðèñòèêó òåìû èññëåäîâàíèÿ, ôîðìóëèðîâêó öåëåéðàáîòû è îïèñàíèå ñòðóêòóðû äèññåðòàöèè.Ïåðâàÿ ãëàâà. Ðîæäåíèå äóáëåòîâ öâåòíûõ ñêàëÿðíûõ ÷àñòèö ìèíèìàëüíîé ìîäåëèñ ÷åòûðåõöâåòîâîé ñèììåòðèåé êâàðêîâ è ëåïòîíîâ íà LHC. Ïåðâàÿ ãëàâà ïîñâÿùåíà ðîæäåíèþ öâåòíûõ ñêàëÿðíûõ ÷àñòèö â àäðîííûõ ñòîëêíîâåíèÿõ.
Âû÷èñëÿåòñÿ ñå(±)÷åíèå ðîæäåíèÿ äóáëåòîâ ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ Fa è ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ Saâ pp-ñòîëêíîâåíèÿõ íà LHC. Îáñóæäàþòñÿ âîçìîæíîñòè íàáëþäåíèÿ òàêèõ ÷àñòèö è âîçìîæíûå îãðàíè÷åíèÿ íà èõ ìàññû. Ãëàâà ñîñòîèò èç ââåäåíèÿ, òðåõ ïàðàãðàôîâ è çàêëþ÷åíèÿ.Ïåðâûé ïàðàãðàô íîñèò îáçîðíûé õàðàêòåð, â íåì íà îñíîâå ðàáîò [2, 3, 911] îïèñûâàåòñÿ ñêàëÿðíûé ñåêòîð ÌÊËÑ-ìîäåëè, ââîäÿòñÿ íåîáõîäèìûå ëàãðàíæèàíû ìîäåëè,îáñóæäàþòñÿ ïàðàìåòðû ìîäåëè, ïðèâîäÿòñÿ äåòàëè õèããñîâñêîãî ìåõàíèçìà íàðóøåíèÿ÷åòûðåõöâåòîâîé ñèììåòðèè.Âî âòîðîì ïàðàãðàôå ðàññìàòðèâàåòñÿ ðîæäåíèå öâåòíûõ ñêàëÿðíûõ ÷àñòèö Φ â ïàðòîííûõ ïîäïðîöåññàõ ñëèÿíèÿ ãëþîíîâ è àííèãèëÿöèè êâàðê-àíòèêâàðêîâûõ ïàð.
Äëÿðîæäåíèÿ öâåòíûõ ÷àñòèö ïðîèçâîëüíîãî öâåòîâîãî ïðåäñòàâëåíèÿ ïîëó÷åíû äèôôåðåí-8öèàëüíîå è ïîëíîå ñå÷åíèÿ ðîæäåíèÿ ïàð ΦΦ∗ â ñëèÿíèè ãëþîíî⵶ût̂dσgg→ΦΦ∗2παs2 dΦ=C2 (Φ) C2 (Φ) − 2 C2 (A) ·dtd2A ŝ2ŝ"µ 2 ¶2 #2ŝmŝmΦ·1−2 Φ +2,ût̂ût̂σgg→ΦΦ∗ãäå β =pπαs2 dΦ C2 (Φ) h=C2 (A)β(3 − 5β 2 ) − 12C2 (Φ)β(β 2 − 2)+26ŝdA¯¯´i¯β + 1¯ ³422¯¯6C2 (Φ)(β − 1) − 3C2 (A)(β − 1) ,+ ln ¯β − 1¯(5)(6)1 − 4m2Φ /s ñêîðîñòü ðîæäàþùèõñÿ ñêàëÿðíûõ ÷àñòèö â ñèñòåìå èõ öåíòðà ìàññ,ŝ - êâàäðàò ýíåðãèè â ñèñòåìå öåíòðà èíåðöèè ïàðòîíîâ, dΦ , dA ðàçìåðíîñòè ïðåäñòàâëåíèÿ ïîëÿ Φ è ïðèñîåäèíåííîãî ïðåäñòàâëåíèÿ, C2 (Φ) è C2 (A) ñîîòâåòñòâóþùèå ñîáñòâåííûå çíà÷åíèÿ îïåðàòîðà Êàçèìèðà.
Âûðàæåíèÿ (5), (6) âîñïðîèçâîäÿò ñîîòâåòñòâóþùèåðåçóëüòàòû ðàáîòû [12]. Äëÿ ãðóïïû SUc (3) (C2 (A) = 3, dA = 8) âûðàæåíèå (6) âîñïðîèçâîäèò ïðè C2 (Φ) = 4/3 è dΦ = 3 ïîëíîå ñå÷åíèå ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ S ,íàéäåííîå â ðàáîòå [13], ïðè C2 (Φ) = 3, dΦ = 8 ïîëíîå ñå÷åíèå ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõãëþîíîâ Fa â âèäåσgg→Fa Fa ∗¯¯i¯β + 1¯ 43παs2 h22¯¯β(27 − 17β ) + 3 ln ¯(β + 2β − 3) ,=16sβ − 1¯(7)à ïðè C2 (Φ) = 10/3, dΦ = 6 äàåò ñîîòâåòñòâóþùåå ñå÷åíèå äëÿ öâåòíîãî ñåêñòåòà [14].Äëÿ ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõ ÷àñòèö Φ â àííèãèëÿöèè êâàðê-àíòèêâàðêîâîé ïàðû ñîîòâåòñòâóþùèå ñå÷åíèÿ èìåþò âèädσqq̄→ΦΦ∗C(Φ)παs2=sin2θ β 3 ,d cos θ9ŝσqq̄→ΦΦ∗ =4C(Φ)παs2 3β ,27ŝ(8)(9)çäåñü C(Φ) - êîíñòàíòà â óñëîâèè íîðìèðîâêè ãåíåðàòîðîâ äëÿ ïðåäñòàâëåíèÿ Φ: T r(T a T b ) =C(Φ)δ ab , â ÷àñòíîñòè, C(Φ) = 3 äëÿ ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ, C(Φ) = 1/2 äëÿ ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ.
Äëÿ ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ âûðàæåíèÿ (8)(9) âîñïðîèçâîäÿò ñîîòâåòñòâóþùèå âûðàæåíèÿ ðàáîòû [13], à äëÿ ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ äàþò ñå÷åíèÿ, â 6 ðàç ïðåâûøàþùèå(ïðè òåõ æå ìàññàõ) ñå÷åíèÿ ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ. Ïðè C(Φ) = 5/2 ñå÷åíèå(9) ñîâïàäàåò ñ ñîîòâåòñòâóþùèì ñå÷åíèåì äëÿ öâåòíîãî ñåêñòåòà [14]. òðåòüåì ïàðàãðàôå âû÷èñëÿþòñÿ è àíàëèçèðóþòñÿ ñå÷åíèÿ ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõëåïòîêâàðêîâ è ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ â pp-ñòîëêíîâåíèÿõ ïðè ýíåðãèè LHC.9Ïîëíîå ñå÷åíèå ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ σ(pp → SS ∗ ) è ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâσ(pp → F F ∗ ) ïðè ýíåðãèè LHC êàê ôóíêöèÿ ìàññ ñêàëÿðíîé ÷àñòèöû ïîêàçàíî íà ðèñ.
1.PSfrag replacements√σ(pp → F F ∗ )σ(pp → SS ∗ )100s = 14ÒýÂ, ÃýÂ1(1)σ,ôáíïáí100.1S=1(2)#100 ÷ 1000S=2S=30.01S=5, ÃýÂôáíÒýÂ0.0014008001200mΦ ,16002000ÃýÂÐèñ. 1. Ïîëíûå ñå÷åíèÿ ðîæäåíèÿ ïàð ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ (1) è ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ (2) íà√LHC, S = 14 ÒýÂ. Øòðèõïóíêòèðíûå êðèâûå îøèáêè, âîçíèêàþùèå îò ïàðòîííûõ ôóíêöèéðàñïðåäåëåíèÿ. Ãîðèçîíòàëüíàÿ øòðèõîâàÿ ëèíèÿ ïîêàçûâàåò σtot = 0.01 ïáí, ÷òî ñîîòâåòñòâóåòNevents = 100(1000) äëÿ ñâåòèìîñòè L = 10(100) ôáí−1 .Èç ðèñ. 1, ÷àñòíîñòè, ìû ïîëó÷èëè, ÷òî äëÿ ñêàëÿðíûõ ëåïòîêâàðêîâ è ñêàëÿðíûõãëþîíîâ ñ ìàññàìèmS = 870+50−60 ÃýÂ,(10)mF = 1300+100−130 ÃýÂ(11)ñîîòâåòñòâóþùèå ñå÷åíèÿ ïðèíèìàþò çíà÷åíèå σ(pp → SS ∗ ) = σ(pp → F F ∗ ) = 0.01 ïáí,÷òî ñîîòâåòñòâóåò ÷èñëó ñîáûòèé ñ ðîæäåíèåì SS ∗ èëè F F ∗ ïàð ïîðÿäêà Nevents = 100 (1000)ïðè èíòåãðàëüíîé ñâåòèìîñòè L = 10 ôáí−1 (100 ôáí−1 ).Äëÿ íàáëþäåíèÿ ðîæäåíèÿ ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ íåîáõîäèìî çíàíèå îñíîâíûõ ìîä ðàñïàäîâ ýòèõ ÷àñòèö è ñîîòâåòñòâóþùèõ èì øèðèí.
 ÌÊËÑ-ìîäåëè, â îòëè÷èå îò ôåíîìåíîëîãè÷åñêîãî ïîäõîäà, íàïðèìåð, ðàáîòû [12], õàðàêòåðíûå âåëè÷èíû êîíñòàíò ñâÿçèñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ ñ êâàðêàìè èçâåñòíû è îïðåäåëÿþòñÿ îòíîøåíèÿìè ìàññ êâàðêîâ ê âàêóóìíîìó ñðåäíåìó Ñòàíäàðòíîé ìîäåëè è ïàðàìåòðàìè ñìåøèâàíèÿ. Íàèáîëüøèå èç íèõâõîäÿò âî âçàèìîäåéñòâèÿ ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ F ñ êâàðêàìè òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ. Ïîýòîìó10ñðåäè âñåõ âîçìîæíûõ ôåðìèîííûõ ðàñïàäîâ ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ F1 , F2 â ÌÊËÑ-ìîäåëèíàèáîëåå âåðîÿòíûìè ÿâëÿþòñÿ ðàñïàäûF1 → tb̃, F2 → tt̃(12)ñ ðîæäåíèåì êâàðêîâ òðåòüåãî ïîêîëåíèÿ [9, 10]. ñëó÷àå, åñëè ðàñùåïëåíèå ìàññ ∆m â ñêàëÿðíîì äóáëåòå F äîñòàòî÷íî ìàëî (∆m <mW ), ìîäû (12) äîìèíèðóþò ñ øèðèíàìè ΓFa ïîðÿäêà äåñÿòè Ãý è ñ áëèçêèìè ê åäèíèöåîòíîñèòåëüíûìè âåðîÿòíîñòÿìè Br(F1 → tb̃) ≈ Br(F2 → tt̃) ≈ 1 [9, 10]. Åñëè ∆m > mW ,òî âîçìîæíû òàêæå è ñëàáûå ðàñïàäûF → F 0 W,(13)øèðèíû êîòîðûõ ñðàâíèìû ñ øèðèíàìè ðàñïàäîâ (12).Òàêèì îáðàçîì, íàáëþäåíèå ñêàëÿðíûõ ãëþîíîâ âîçìîæíî ÷åðåç ïðîèñõîäÿùèå îò èõäîìèíèðóþùèõ ðàñïàäîâ (12), (13) ñîáûòèÿtt̃bb̃, tt̃tt̃, W W tt̃bb̃, W W tt̃tt̃.(14)Îòìåòèì, ÷òî ôîí, ïðåäñêàçûâàåìûé ÑÌ ïðè ýíåðãèÿõ LHC, ìîæåò ñîñòàâëÿòü ïîðÿäêàíåñêîëüêèõ ïèêîáàðí.
Íàïðèìåð, äëÿ tt̃bb̃ ñîáûòèé èç ÊÕÄ ðàñ÷åòîâ ëèäèðóþùåãî ïðèáëèæåíèÿ [15] îí îæèäàåòñÿ ïîðÿäêà σSM (pp → tt̃bb̃) ≈ 8 ïáí.Ìû âû÷èñëèëè è ïðîàíàëèçèðîâàëè èíòåãðàëüíóþ ñâåòèìîñòü, íåîáõîäèìóþ äëÿ íàáëþäåíèÿ F1 F1∗ -ïàð íà LHC ÷åðåç ðåãèñòðàöèþ tt̃bb̃ ñîáûòèé ïðè ðàçëè÷íûõ óðîâíÿõ çíà÷èìîñòè S . Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíà èíòåãðàëüíàÿ ñâåòèìîñòü, íåîáõîäèìàÿ äëÿ íàáëþäåíèÿñèãíàëüíûõ ñîáûòèé tt̃bb̃ îò ðàñïàäîâ F1 F1∗ -ïàð äëÿ óðîâíåé çíà÷èìîñòè S = 1, 2, 3, 5 âçàâèñèìîñòè îò ìàññû ñêàëÿðíîãî ãëþîíà F1 . Èç ðèñóíêà 2, â ÷àñòíîñòè, ñëåäóåò, ÷òî äëÿèíòåãðàëüíîé ñâåòèìîñòè L = 10 ôáí−1 (100 ôáí−1 ) ïðè ìàññàõ ñêàëÿðíîãî ãëþîíà F1mF1 ≤ 920 (1070) ÃýÂ, 990 (1140) ÃýÂ, 1040 (1200) ÃýÂ,1130 (1310) ÃýÂ,(15)ïðåâûøåíèå ÷èñëà tt̃bb̃ ñîáûòèé íàä ôîíîì ìîæåò ñîñòàâëÿòü íå ìåíåå 5σ, 3σ , 2σ, 1σ ñîîòâåòñòâåííî.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
