基本信息
- 項目名稱：
- 正負電子對撞機上ttZ產(chǎn)生過程的單圈QCD和電弱修正
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 本文在國際上首次完成了在量子色動力學和電弱理論下對e+e->ttZ過程的最精確的物理預言，為今后正負電子直線對撞機上的實驗數(shù)據(jù)分析提供了理論依據(jù)。
- 詳細介紹：
- 作者在標準模型下完整、精確地計算了e+e->ttZ協(xié)同產(chǎn)生過程的量子色動力學和電弱單圈階的輻射修正。作品中研究了該過程的產(chǎn)生截面與對撞能量的依賴關(guān)系，微分截面和頂夸克對的不變質(zhì)量的關(guān)聯(lián)；并給出了所有末態(tài)粒子的橫向動量的精確分布。研究結(jié)果表明： 量子色動力學和電弱單圈階輻射修正將大大地提高理論預言的精確程度，因此對相關(guān)過程的實驗數(shù)據(jù)分析中是必須加以考慮的。 本工作是國際前沿的研究課題，對實驗上驗證標準模型中頂夸克和規(guī)范玻色子的耦合、發(fā)現(xiàn)新物理跡象，研究電弱對稱的破缺機制是非常重要的。它為將要建設(shè)的國際直線對撞機的物理設(shè)計，以及在未來實驗中尋找標準模型之外的新物理的實驗數(shù)據(jù)分析提供了理論依據(jù)。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 在國際直線對撞機的物理目標中，精確測量e+e->ttZ過程對研究頂夸克物理具有重要作用。高精度地給出該過程物理觀測量的理論預言，便能夠為未來實驗上精確測量頂夸克和Z玻色子的耦合，進而確定標準模型以外的新物理跡象提供理論依據(jù)。這也是國際直線對撞機物理設(shè)計研究的主要內(nèi)容。
科學性、先進性及獨特之處
- 對超高能過程的精確理論研究是當前粒子物理現(xiàn)象學研究的前沿課題。該作品對e+e->ttZ過程進行了完整的量子色動力學和電弱單圈階的輻射修正研究，給出了物理可觀測量的精確預言。 在該研究中解決了量子場論微擾計算的巨大計算量和復雜代數(shù)推導運算的困難；解決了三體末態(tài)相空間蒙特卡羅積分的收斂性問題；利用量子場論知識完成了五點標量，矢量、張量積分函數(shù)的準確推導和精確計算，并進行了正確性和可靠性檢驗。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本工作是國際前沿的研究課題，作品完整、精確地計算正負電子直線對撞機上e+e->ttZ過程的量子色動力學和電弱單圈量子修正，這對實驗上驗證標準模型中頂夸克和規(guī)范玻色子的耦合、發(fā)現(xiàn)新物理跡象，研究電弱對稱的破缺機制是非常重要的。它為將要建設(shè)的國際直線對撞機的物理設(shè)計提供了理論依據(jù)。也為未來在實驗上尋找標準模型之外的新物理的實驗分析提供了理論依據(jù)。
學術(shù)論文摘要
- 作者在標準模型下完整、精確地計算了e+e->ttZ協(xié)同產(chǎn)生過程的量子色動力學和電弱單圈階的輻射修正。作品中研究了該過程的產(chǎn)生截面與對撞能量的依賴關(guān)系，微分截面和頂夸克對的不變質(zhì)量的關(guān)聯(lián)；并給出了所有末態(tài)粒子的橫向動量的精確分布。研究結(jié)果表明：量子色動力學和電弱單圈階輻射修正將大大地提高理論預言的精確程度，因此對相關(guān)過程的實驗數(shù)據(jù)分析中是必須加以考慮的。
獲獎情況
- 論文“One-loop QCD and electroweak corrections to ttZ production at an e+e- linear collider” 發(fā)表在美國《物理評論D》（Physical Review D） 78,094010(2008)。該刊物已被科學引文索引（SCI）權(quán)威檢索收錄，影響因子4.69。至今為止，本文已被他引2次。 本作品榮獲第三屆“挑戰(zhàn)杯”合鍛集團安徽省大學生課外學術(shù)科技作品競賽特等獎。
鑒定結(jié)果
- 論文的URL： 科技查新報告顯示:未見與本作品查新點相似的公開文獻報道，本作品具有新穎性。
參考文獻
- [1]S. L. Glashow, Nucl. Phys. 22, 579 (1961); S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. 19,1264 (1967). [2]P. W. Higgs, Phys. Lett. 12, 132 (1964). [3] F. Abe et al. (CDF Collaboration), Phys. Rev. Lett. 74, 2626 (1995). [4] S. Abachi, et al. (D? Collaboration), Phys. Rev. Lett. 74, 2632 (1995). [5] D. Chakraborty, J. Konigsberg, and D. Rainwater, Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 53, 301 (2003). [6] K. Hagiwara, H. Murayama, and I. Watanabe, Nucl. Phys.B 367, 257 (1991). [7]A. Lazopoulos, K. Melnikov, and F. Petriello, Phys. Lett. B 666, 62 (2008). [8] T. Hahn, Comput. Phys. Commun. 140, 418 (2001). [9] A. Denner, Fortschr. Phys. 41, 307 (1993). [10] G. J. van Oldenborgh, Comput. Phys. Commun. 66, 1 (1991). [11] G. ’t Hooft and M. Veltman, Nucl. Phys. B 153, 365 (1979). [12] A. Denner and S. Dittmaier, Nucl. Phys. B 658, 175 (2003).
同類課題研究水平概述
- 已經(jīng)運行的CERN大型強子對撞機（LHC）將實現(xiàn)7TeV的質(zhì)子束流對撞，未來的國際直線對撞機（ILC）設(shè)計的正負電子對撞能量也在幾百個GeV或TeV量級。這將為我們實驗上尋找新物理、確定新物理模型、精確確定模型參數(shù)提供有力的實驗平臺。 未來的這些高能對撞機上將要進行的主要物理研究工作的內(nèi)容之一就是頂夸克物理。對頂夸克的研究將有助于我們揭示電弱對稱性破缺的機制，發(fā)現(xiàn)標準模型以外的新物理跡象。因此，實驗上精確確定頂夸克和規(guī)范玻色子的耦合，如t-t-Z耦合強度是非常重要的。考慮到強子對撞機上對撞過程的末態(tài)有大量的噴注，本底比較大，國際直線對撞機上可以對這一過程做更精確的研究。在國際直線對撞機的物理目標中，精確測量e+e->ttZ過程對研究頂夸克物理具有重要作用。高精度地給出該過程物理觀測量的理論預言，便能夠為未來實驗上精確測量頂夸克和Z玻色子的耦合，進而確定標準模型以外的新物理跡象提供理論依據(jù)。 因此，理論上精確計算直線對撞機上ttZ的伴隨產(chǎn)生過程就顯得尤為重要了。目前，對于標準模型下這一過程的的完整的量子色動力學和電弱單圈階的輻射修正還沒有研究過。本文在國際上首次完成了在量子色動力學和電弱理論下對e+e->ttZ過程的最精確的物理預言，為今后國際直線對撞機上的實驗數(shù)據(jù)分析提供了理論依據(jù)。
