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缪子反常磁矩的精确测量预示存在新物理

科技导报 2022年第6期40卷 6-11页

作者：李亮上海交通大学物理与天文学院上海200240

缪子反常磁矩a_(µ)=(g_(µ)-2)/2是缪子的基本物理参数之一,它的精确测量和理论计算为标准模型的诞生奠定了基础。费米缪子反常磁矩实验的首个实验结果表明缪子反常磁矩的测量值和标准模型理论预言不相符。该结果与早期布鲁克海文实验... 详细信息

缪子反常磁矩a_(µ)=(g_(µ)-2)/2是缪子的基本物理参数之一,它的精确测量和理论计算为标准模型的诞生奠定了基础。费米缪子反常磁矩实验的首个实验结果表明缪子反常磁矩的测量值和标准模型理论预言不相符。该结果与早期布鲁克海文实验的结果相一致。这2个实验的综合测量结果与标准模型预言值的差距为4.2σ,这为新物理的存在提供了强有力的证据,预示着世界上可能存在新的未知粒子或者作用力。

关键词：缪子反常磁矩超标准模型新物理

Bc-→J/ψ(→μ+μ-)τ-(→π-ν_τ,ρ-ν_τ,μ-(?)_μν_τ)(?)_τ过程的角分布及其中的新物理效应的唯象研究

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Bc-→J/ψ(→μ+μ-)τ-(→π-ν_τ,ρ-ν_τ,μ-(?)_μν_τ)(?...

作者：许鑫华中师范大学

学位级别：硕士

粒子物理的标准模型统一地描述了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用,是描述宇宙中物质基本组成及其相互作用的最成功的理论。虽然从建立至今,标准模型经受住了大量实验的检验,但仍然存在着一些无法在标准模型中得到合理解释的实验... 详细信息

粒子物理的标准模型统一地描述了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用,是描述宇宙中物质基本组成及其相互作用的最成功的理论。虽然从建立至今,标准模型经受住了大量实验的检验,但仍然存在着一些无法在标准模型中得到合理解释的实验现象。因此,人们大都认为标准模型只是低能标下的有效理论,还应该有存在于更高能标下的新物理。然而,到目前为止,大型强子对撞机实验上还没有发现新物理存在的确切证据。因此,我们期待通过间接探测的方法来寻找新物理,例如,对可观测量的实验测量值与标准模型预言值之间的偏差进行研究分析。这种间接探测的方法在重味物理中得到了广泛的应用,并获得了一些可能的新物理信息,为人们寻找新物理提供了一定的方向。特别地,R(D)反常在近几年里引起了人们极大的兴趣,对于其中可能的新物理效应已经展开了相当多的研究。由于B-→J/ψτ-ˉν_τ过程在夸克层面上也是b→cτˉν_τ跃迁过程,因此R(D)反常中可能隐藏的新物理也能贡献到这一过程。同时,LHCb合作组测得的R(J/ψ)与标准模型预言值之间存在大约1.8个σ的偏差。在实验上,部分重建的B衰变的背景贡献显著减少,并且B介子的寿命要比B介子的寿命短三倍,这些特征使得B-→J/ψτ-ˉν_τ过程为寻找R(D)反常中的可能的新物理提供了一个理想的场所。然而,由于我们难以精确测定τ轻子的动量,所以我们进一步考虑τ轻子的次级衰变来构建可测量的角分布。在本论文中,我们首先介绍了标准模型、有效理论、极化密度矩阵和强子形状因子。然后,我们在m能标下的、包含左手中微子与右手中微子的低能有效哈密顿量框架下,完整计算了B-→J/ψ(→μμ-)τ-(→π-ν_τ,ρ-ν_τ,μ-ˉν_μν_τ)ˉν_τ过程的角分布,其中,J/ψ介子与τ-轻子均为极化态。我们从角分布中构造了三十四个归一化的可观测量,并预测了这些可观测量在标准模型与六种新物理中的q分布。我们发现共有九个CP破坏的可观测量,由于它们在标准模型下为零,一旦在实验上观测到它们,就是新物理存在的确切信号。另外还有二十五个CP守恒的可观测量,我们给出了其中受到新物理贡献较为明显的八个可观测量的预测结果,发现左手中微子张量类型的新物理对可观测量Z、A、Z、Z⊥、Z、A⊥与T⊥+T⊥有相对较大的贡献。此外,我们通过将归一化的可观测量进行组合,得到了五个新的可观测量,它们只会受到含有右手中微子的四费米子算符的贡献,因而可以通过这些可观测量来确定相关算符的存在。综上所述,B-→J/ψ(→μμ-)τ-(→π-ν_τ,ρ-ν_τ,μ-ˉν_μν_τ)ˉν_τ过程的角分布可观测量可以用来间接寻找b→cτˉν_τ过程中的可能的新物理。随着理论与实验的不断发展,我们期待能在B物理中确认或排除新物理的存在。

关键词： B-c介子半轻衰变角分布新物理

ν_τn→τΛc极化散射过程及其中的新物理效应的唯象研究

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ν_τn→τΛc极化散射过程及其中的新物理效应的唯象研究

作者：孔亚茹华中师范大学

学位级别：硕士

粒子物理标准模型被认为是用来描述微观粒子及其相互作用最成功的理论之一。自建立以来,它所给出的理论预言值几乎都得到了实验的验证,特别是希格斯粒子的发现,进一步证明了标准模型的成功。然而,自中微子振荡实验发现中微子质量并不为... 详细信息

粒子物理标准模型被认为是用来描述微观粒子及其相互作用最成功的理论之一。自建立以来,它所给出的理论预言值几乎都得到了实验的验证,特别是希格斯粒子的发现,进一步证明了标准模型的成功。然而,自中微子振荡实验发现中微子质量并不为零以来,越来越多的实验现象对标准模型发起了挑战。如近些年,由Ba Bar、Belle和LHCb实验组所给出的R_(D(*))、R等实验测量值,与标准模型预言值之间存在2～3σ的偏差,而对于这些偏差,标准模型并不能给出很好的解释,这就预示着可能存在超出标准模型的新物理。因此,检验标准模型以及寻找超出标准模型的新物理也成为了粒子物理研究的重要课题之一。在本论文中,我们从最为普适的低能有效哈密顿量出发,对ν_τn→τΛ散射过程中可能存在的新物理效应进行了模型无关分析。在一次仅考虑一种新物理算符存在的情况下,我们考虑了ν_τn→τΛ散射过程中的散射截面σ和末态粒子纵向极化分量P、垂直极化分量P和横向极化分量P。并利用D介子纯轻衰变过程实验测量值与标准模型预言值之间的偏差,对新物理算符的威尔逊系数进行限制。我们发现散射截面对右手矢量算符最为敏感,而且在能量E_ν=13Ge V时,其新物理贡献最大可以达到标准模型预测值的5倍左右。此外,通过对比不同新物理算符对极化分量的影响,我们发现在τ轻子极化中,横向极化分量P对矢量算符并不敏感,但会因为标量算符的存在使其结果不为零;而在Λ重子极化中,新物理算符对纵向极化分量P的影响比较大,其数值结果可能会由原来的10数量级增加到10。综上所述,对ν_τn→τΛ散射过程截面和末态粒子极化分量的研究将为实验上寻找新物理的存在信号以及鉴别不同新物理算符提供理论支持。

关键词：低能有效理论新物理形状因子散射截面极化粲物理

2HDM模型中带电希格斯玻色子在LHC上的新物理信号分析

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2HDM模型中带电希格斯玻色子在LHC上的新物理信号分析

作者：李珍内蒙古师范大学

学位级别：硕士

粒子物理学的标准模型(The standard model,SM)是一种描述基本粒子及其相互作用的理论,SM的正确性已经通过各种实验得到了准确的检验,特别是在大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)上发现了希格斯粒子(Higgs)。但是,SM有着难以解... 详细信息

粒子物理学的标准模型(The standard model,SM)是一种描述基本粒子及其相互作用的理论,SM的正确性已经通过各种实验得到了准确的检验,特别是在大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)上发现了希格斯粒子(Higgs)。但是,SM有着难以解释的理论和实验上的难题,因此需要寻找新物理理论。理论学家们提出了各种新的模型来补足SM,其中对于SM的Higgs部分最简单的拓展之一就是双希格斯二重态模型(Two-Higgs-Doublet Model,2HDM),在 2HDM 中,有 5 个可观测的Higss粒子,包括一对带电Higgs粒子H±,两个标量粒子h/H(设质量较大的H为已发现的125 GeV Higss粒子),和一个赝标量粒子A,其中H±是2HDM的主要特征之一,研究它的性质和衰变方式,有助于探索新物理模型Higgs部分的结构,揭示CP问题的本质以及暗物质的性质。本文研究了在2HDM下带电Higgs粒子H±伴随标量希格斯粒子h产生,并衰变到W*+4个费米子的过程。考虑了具有明显的对撞机信号的pp→H±h→W±*hh→lvbbbb,pp→H±h→W±*hh→lvbbτ+τ-这两个产生过程,并用蒙特卡洛法模拟LHC上的信号事例。通过研究它们的特征和SM背景之间的差别,根据信号的运动学特点设计了信号挑选的判据,有效地抑制了背景。最后,计算了这两个过程中信号的显著性,在亮度为300fb-1,(?)的条件下,在LHC上有较大显著性可以发现W*+4b信号;对于W*+2b2τ过程,则还需要进一步分析。

关键词：双希格斯二重态模型新物理大型强子对撞机带电希格斯玻色子

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重味物理:通通往新物理之门

科学通报 2018年第24期63卷 2536-2545页

作者：李营吕才典杨亚东烟台大学光电信息科学技术学院中国科学院高能物理研究所华中师范大学物理学院

作为高能物理的重要分支,重味物理在精确检验标准模型和寻找可能的新物理信号方面发挥着重要作用.近20年来,随着B介子工厂、北京正负电子对撞机和西欧大型强子对撞机的运行,重味物理的研究取得了重大进展.两个B介子工厂发现的B介子系统... 详细信息

作为高能物理的重要分支,重味物理在精确检验标准模型和寻找可能的新物理信号方面发挥着重要作用.近20年来,随着B介子工厂、北京正负电子对撞机和西欧大型强子对撞机的运行,重味物理的研究取得了重大进展.两个B介子工厂发现的B介子系统衰变中的电荷-宇称联合对称性(charge conjugation and parity,CP)破坏,将有助于进一步研究宇宙中正反物质不对称性.中性正反粒子的质量差有助于进一步判定新物理的能标;重味介子非轻衰变的研究使得对量子色动力学以及因子化的研究达到新的高度;更有趣的是,目前重味物理中出现的各种反常,如RK(*)和R(D(*)),可能是新物理存在的迹象.除此之外,重味物理还是研究新强子态的重要场所.近年来在北京谱仪(Beijing spectrometer,BES-III)、B介子工厂以及LHC底夸克侦测器(large hadron collider beauty,LHCb)上发现的众多奇特强子态为研究夸克模型和量子色动力学提供了新的动力.2018年,高精度对撞机Belle-II将开机运行,国际直线对撞机、环形正负电子对撞机、超级Z工厂也在积极推进,它们在重味物理上都具有各自的优势.未来这些高精度、高能量对撞机会使重味物理进入新的黄金时期.

关键词：重味物理标准模型新物理电荷-宇称联合对称性(CP)破坏反常新强子态

弱衰变B_d→J/ψK_S 中的CP破坏与新物理(英文)

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高能物理与核物理 2002年第3期26卷 197-200页

作者：邢志忠中国科学院高能物理研究所北京100039

最近BaBar与Belle国际合作组对弱衰变Bd→J ψKS 中的CP破坏测量结果似乎暗示有新物理存在于B0d B0d 混合 .为此给出一个模型无关的分析 ,以说明新物理对标准模型结果的可能修正 .特别强调 ,即使实验证明Bd→J ψKS 中的CP破坏效应与... 详细信息

最近BaBar与Belle国际合作组对弱衰变Bd→J ψKS 中的CP破坏测量结果似乎暗示有新物理存在于B0d B0d 混合 .为此给出一个模型无关的分析 ,以说明新物理对标准模型结果的可能修正 .特别强调 ,即使实验证明Bd→J ψKS 中的CP破坏效应与标准模型的预言相符 ,仍然有可能存在新物理 .

关键词： B衰变 CP破坏新物理 B介子 Bd^0-Bd^-0 标准模型弱衰变

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在J/ψ衰变中寻找新物理(英文)

高能物理与核物理 2001年第5期25卷 461-464页

作者：张新民中国科学院高能物理研究所北京100039

北京谱仪 (BES)已收集了 2 5× 1 0 7个J/ ψ事例 ,并计划增加到 1 0 8— 1 0 9个 .本文综述近年来在BES上寻找新物理的研究 ,包括在J/ ψ衰变过程中探测新的味改变中性流 ,CP破坏和轻子味破坏 .

关键词： BES 新物理 J/ψ衰变 CP破坏味改变中性流轻子味破坏味物理

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机器学习在探测新物理信号中的应用

辽宁师范大学学报:自然科学版 2023年第3期46卷 331-335页

作者：郭禹辰陆仕奇潘春静杨冀翀辽宁师范大学物理与电子技术学院辽宁大连116029

机器学习是许多现代技术进步的基础,并被越来越多地用于解决物理问题.在高能物理研究中,物理学家面对海量的实验或模拟数据,需要机器学习帮助我们提高数据分析的效率和效果.本文利用孤立森林(IF)算法在背景中提取了新物理信号,并在此基... 详细信息

机器学习是许多现代技术进步的基础,并被越来越多地用于解决物理问题.在高能物理研究中,物理学家面对海量的实验或模拟数据,需要机器学习帮助我们提高数据分析的效率和效果.本文利用孤立森林(IF)算法在背景中提取了新物理信号,并在此基础上提出了嵌套的孤立森林(NIF)算法,可以对IF算法失效的问题上有效提取信号.IF和NIF算法为优化新物理信号的事例选择策略提供了一种模型和算符无关的新思路.

关键词：机器学习新物理孤立森林嵌套的孤立森林

W玻色子质量：新物理隐藏在精确测量中 001

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W玻色子质量：新物理隐藏在精确测量中