直線對撞機上四體末態(tài)過程的QCD修正研究.pdf

1、當前標準模型雖然已經(jīng)取得了巨大的成功，但是其理論上還存在諸如等級差問題等許多問題，從而我們相信標準模型只是一個更基本理論在較低能量下的近似。不幸的是標準模型中給予規(guī)范玻色子和費米子質(zhì)量的Higgs玻色子迄今為止也還沒有在實驗上觀測到。而這些問題的解決都需要依靠更高能量下對撞機上的實驗。未來的國際直線對撞機(ILC)被設(shè)計為一個在TeV能標下能運行正-負電子、光子-光子和電子-光子等對撞模式的對撞機。與即將運行的大型強子對撞機(LHC)相

2、比，它能提供更加干凈的信號。所以在ILC上能夠精確的驗證標準模型理論和尋找新物理現(xiàn)象。 由于Higgs玻色子還沒有被發(fā)現(xiàn)，所以Higgs粒子的直接觀測是ILC上最重要目標之一。而top夸克由于其具有巨大的質(zhì)量，一些與top夸克有關(guān)的物理現(xiàn)象對新物理十分敏感，所以ILC上top物理的研究是另一個重要的工作。在本論文中，我們研究了ILC上ttbb和W+W-bb產(chǎn)生過程。ttbb產(chǎn)生事例中包含了探測Yukawa耦合的重要過程ttH產(chǎn)生

3、過程的信號和本底，而W+W-bb產(chǎn)生過程中包含了HZ信號，tt對信號以及其它本底。這兩個過程對于Higgs物理和top物理的研究都具有重要意義。我們計算了這兩個過程的領(lǐng)頭階和QCD次領(lǐng)頭階的貢獻。 本論文研究中的主要的創(chuàng)新之處如下： ·在高對撞能量下，未來對撞機上許多物理過程都會有大的s道壓低效應(yīng)，這些過程的主要貢獻就會來自于t道或u道。據(jù)我們所知，一般的計算四體相空間積分的Monte Carlo程序都是采用反復使用因子

4、化公式將四體相空間因子化為多個兩體相空間的乘積的方法來進行積分，這種方法可以很好的處理s道占優(yōu)的情況，但是對于t道或u道占優(yōu)的過程來說就不是很有效。對于后一種情況，我們建立了一種新的四體末態(tài)相空間Monte Carlo積分的方法來計算t道或u道占優(yōu)的過程。 ·在我們完整的四體末態(tài)過程的單圈修正計算中會遇到六點標量和張量積分函數(shù)的計算。在此之前只有德國的A．Denner等人給出過包含三階以下六點函數(shù)的計算。我們將其結(jié)果擴展到了六點

5、四階函數(shù)，同時還獨立的推導出了另一個六點標量和一階到四階張量函數(shù)的計算公式，并將兩種方法相互做了檢驗，其結(jié)果是一致的。最終我們針對相空間中不同區(qū)域，結(jié)合兩種方法開發(fā)了完整的六點標量和張量(一階到四階)函數(shù)計算程序。在多體末態(tài)(n>2)過程計算中，人們經(jīng)常會遇到不穩(wěn)定粒子的共振問題。對于不穩(wěn)定粒子的共振的處理傳統(tǒng)上有許多方法比如有效拉氏量方法和窄寬度近似等等。但是在包含次領(lǐng)頭階貢獻的計算中如果直接采用這些處理方法就不能夠保證規(guī)范不變性。所