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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上ttZ產(chǎn)生過(guò)程的單圈QCD和電弱修正
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 本文在國(guó)際上首次完成了在量子色動(dòng)力學(xué)和電弱理論下對(duì)e+e->ttZ過(guò)程的最精確的物理預(yù)言，為今后正負(fù)電子直線對(duì)撞機(jī)上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析提供了理論依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 作者在標(biāo)準(zhǔn)模型下完整、精確地計(jì)算了e+e->ttZ協(xié)同產(chǎn)生過(guò)程的量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈階的輻射修正。作品中研究了該過(guò)程的產(chǎn)生截面與對(duì)撞能量的依賴關(guān)系，微分截面和頂夸克對(duì)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(dòng)量的精確分布。研究結(jié)果表明： 量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈階輻射修正將大大地提高理論預(yù)言的精確程度，因此對(duì)相關(guān)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中是必須加以考慮的。 本工作是國(guó)際前沿的研究課題，對(duì)實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)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(duì)稱的破缺機(jī)制是非常重要的。它為將要建設(shè)的國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)的物理設(shè)計(jì)，以及在未來(lái)實(shí)驗(yàn)中尋找標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析提供了理論依據(jù)。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 在國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)的物理目標(biāo)中，精確測(cè)量e+e->ttZ過(guò)程對(duì)研究頂夸克物理具有重要作用。高精度地給出該過(guò)程物理觀測(cè)量的理論預(yù)言，便能夠?yàn)槲磥?lái)實(shí)驗(yàn)上精確測(cè)量頂夸克和Z玻色子的耦合，進(jìn)而確定標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理跡象提供理論依據(jù)。這也是國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)物理設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 對(duì)超高能過(guò)程的精確理論研究是當(dāng)前粒子物理現(xiàn)象學(xué)研究的前沿課題。該作品對(duì)e+e->ttZ過(guò)程進(jìn)行了完整的量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈階的輻射修正研究，給出了物理可觀測(cè)量的精確預(yù)言。 在該研究中解決了量子場(chǎng)論微擾計(jì)算的巨大計(jì)算量和復(fù)雜代數(shù)推導(dǎo)運(yùn)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(wèn)題；利用量子場(chǎng)論知識(shí)完成了五點(diǎn)標(biāo)量，矢量、張量積分函數(shù)的準(zhǔn)確推導(dǎo)和精確計(jì)算，并進(jìn)行了正確性和可靠性檢驗(yàn)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本工作是國(guó)際前沿的研究課題，作品完整、精確地計(jì)算正負(fù)電子直線對(duì)撞機(jī)上e+e->ttZ過(guò)程的量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈量子修正，這對(duì)實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)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(duì)稱的破缺機(jī)制是非常重要的。它為將要建設(shè)的國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)的物理設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。也為未來(lái)在實(shí)驗(yàn)上尋找標(biāo)準(zhǔn)模型之外的新物理的實(shí)驗(yàn)分析提供了理論依據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 作者在標(biāo)準(zhǔn)模型下完整、精確地計(jì)算了e+e->ttZ協(xié)同產(chǎn)生過(guò)程的量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈階的輻射修正。作品中研究了該過(guò)程的產(chǎn)生截面與對(duì)撞能量的依賴關(guān)系，微分截面和頂夸克對(duì)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(dòng)量的精確分布。研究結(jié)果表明：量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈階輻射修正將大大地提高理論預(yù)言的精確程度，因此對(duì)相關(guān)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中是必須加以考慮的。
獲獎(jiǎng)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(guó)《物理評(píng)論D》（Physical Review D） 78,094010(2008)。該刊物已被科學(xué)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(tuán)安徽省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽特等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 論文的URL： 科技查新報(bào)告顯示:未見(jiàn)與本作品查新點(diǎn)相似的公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道，本作品具有新穎性。
參考文獻(xiàn)
- [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(yùn)行的CERN大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）將實(shí)現(xiàn)7TeV的質(zhì)子束流對(duì)撞，未來(lái)的國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)（ILC）設(shè)計(jì)的正負(fù)電子對(duì)撞能量也在幾百個(gè)GeV或TeV量級(jí)。這將為我們實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 未來(lái)的這些高能對(duì)撞機(jī)上將要進(jìn)行的主要物理研究工作的內(nèi)容之一就是頂夸克物理。對(duì)頂夸克的研究將有助于我們揭示電弱對(duì)稱性破缺的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理跡象。因此，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度是非常重要的?？紤]到強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上對(duì)撞過(guò)程的末態(tài)有大量的噴注，本底比較大，國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)上可以對(duì)這一過(guò)程做更精確的研究。在國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)的物理目標(biāo)中，精確測(cè)量e+e->ttZ過(guò)程對(duì)研究頂夸克物理具有重要作用。高精度地給出該過(guò)程物理觀測(cè)量的理論預(yù)言，便能夠?yàn)槲磥?lái)實(shí)驗(yàn)上精確測(cè)量頂夸克和Z玻色子的耦合，進(jìn)而確定標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算直線對(duì)撞機(jī)上ttZ的伴隨產(chǎn)生過(guò)程就顯得尤為重要了。目前，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型下這一過(guò)程的的完整的量子色動(dòng)力學(xué)和電弱單圈階的輻射修正還沒(méi)有研究過(guò)。本文在國(guó)際上首次完成了在量子色動(dòng)力學(xué)和電弱理論下對(duì)e+e->ttZ過(guò)程的最精確的物理預(yù)言，為今后國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析提供了理論依據(jù)。
