（理论物理专业论文）标准模型下双光子碰撞产生电子对的一圈弱电辐射修正.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 标准模型( s m ) 是现代粒子物理的基石，它可以通过希格斯机制解释质量的 产生。中间矢量玻色子及z o 的发现，以及它们的质量与标准模型预测的质量非 常一致。但是到目前为止，还没有实验证明希格斯自发对称破缺机制中的质量产 生机制，而且希格斯粒子一直未在实验上被发现。 目前及将来对撞机的一个最主要的任务之一就是研究弱电对称破缺机制以及 规范玻色子和费米子的质量起源，来检测标准模型。目前t e v a t r o n ，n l c ，g l c 等 对撞机都在做这方面的努力，希望能够找到标准模型预言的物理信息及其他信息。 由于轻子对的产生截面可以达到非常高的精度，而且光子对撞机可以作为正 负电子对撞机的一个补充，斗e + e 一过程被建议使用。斗e + e 一过程也是一个可 能用于对撞机亮度监测的反应道。它可以对对撞机的亮度进行高精度测量。在高 能量对撞过程中其弱电单圈辐射修正的贡献可能应当考虑。本文的工作就是计算 了一e + e 一过程在树图及其一圈弱电辐射修正后的反应截面。通过正规化和重整 化以及软光子轫致辐射处理，我们发现紫外发散和红外发散已经被消除了。在最 后的结果中，我们给出了它们的数值结果。我们在g l c 亮度监测范围内计算了树 图的总截面，以及标准模型下一圈弱电辐射修正后的总截面，其中包括虚修正和 软光子辐射修正。我们还讨论了在g l c 的亮度监测范围内树图及一圈修正后的总 截面随质心能量的变化关系。我们还获得了微分截面与出射电子角度o 的关系曲 线。最后，我们得到了每秒钟亮度探测器接收的事例数随对撞能量的变化图以及 与出射角度的变化关系图。g l c 的亮度监测范围是5 0 m r a d o 1 5 0 m r a d 和 ( z 一0 1 5 ) r a d o 仞一0 0 5 ) r a d ，其亮度上= 1 0 ”c m 。s 。我们的理论计算对实验上 检验标准模型具有一定的参考价值。 关键词：标准模型，弱电辐射修正，质心能量，总截面，微分截面 重庆大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h es t a n d a r dm o d e li st h eb a s i ct h e o r yo fm o d e mp a r t i c l ep h y s i c s ，w h i c hc a n e x p l a i nt h eg e n e r a t i o n o fm a s s e st h r o u g hh i g g sm e c h a n i s m t h ed i s c o v e r yo f i n t e r m e d i a t ev e c t o rb o s o n sw 2a n dz oa n dt h e i rm a s s e sa r eh i g h l yi na c c o r dw i t ht h e p r e d i c t i o n so fs m b u tb yf a r , t h e r ei s 1 1 0e x p e r i m e n t a lp h e n o m e n o nr e p r e s e n t i n gt h e m a s sg e n e r a t i o nm e c h a n i s mo fs y m m e t r yb r e a k i n gm e c h a n i s m ，a n dt h eh i g g sb o s o ni s n o tf o u n di ne x p e r i m e n tt i l ln o w o n eo f t h e m o s ti m p o r t a n tt a s k so f c o l l i d e r si se x p l o r i n gt h ee l e c t r o w e a ks y m m e t r y b r e a k i n gm e c h a n i s ma n dt h em a s sg e n e r a t i o nm e c h a n i s mo fg a u g eb o s o n sa n df e r m i o n s ， w h i c hv e r l f y i n gt h es m i nt h ep r e s e n t ，e f f o r t sa r em a d eb yt e v a t r o n ，n l ca n d g l ct of i n dt h ep h y s i c a li n f o r m a t i o no f t h ep r e d i c t i o n so fs ma n do t h e r s t h ep r o c e s s 呻e + e h a sb e e ns u g g e s t e db e c a u s et h el e p t o n - p a i rp r o d u c t i o n s c r o s s s e c t i o ns h o u l d b ek n o w nt ov e r yb 5 ：g h p r e c i s i o na n dp h o t o nc o l l i d e ri sa s u p p l e m e n tt oe l e c t r o n p o s i t r o nc o l l i d e r t h ep r o c e s s2 7 je + e i sap o s s i b l ec h a n n e l f o rl u m i n o s i t yd e t e c t o ro fc o l l i d e r s ，w h i c hc a np r e c i s e l ym e a s u r et h el u m i n o s i t yo f c o l l i d e r s t h ec o n t r i b u t i o no fo n e l o o pe l e c t r o w e a kc o r r e c t i o ns h o u l dp r o b a b l yb e c o n s i d e r e da th i g h e n e r g yc o l l i s i o n i nt h i sp a p e r , w ec a l c u l a t e dt h et r e e l e v e la n d o n e - l o o pe l e c t r o w e a kr a d i a t i v ec o r r e c t i o n s a f t e rr e g u l a r i z a t i o na n dr e n o r m a l i z a t i o na n d s o f t p h o t o t i cb r e m s s t r a h l u n gr a d i a t i o n ，w ef o u n dt h a tt h eu vd i v e r g e n c ea n di r d i v e r g e n c eh a v eb e e nr e m o v e d ，a n dw el i s t e da n dd i s c u s s e dt h en u m e r i c a lr e s u l t so ft h e r e m o v a l w ec a l c u l a t e dt h et r e e l e v e li n t e g r a lc r o s s s e c t i o na n dc a l c u l a t e dt h e c r o s s s e c t i o nw i t ho n e l o o pe l e c t r o w e a kc o r r e c t i o n st ot h ep r o c e s s - - - 9 e + e i nt h e s t a n d a r dm o d e l ( s m ) ，i n c l u d i n gv i r t u a lc o r r e c t i o n sa n ds o f tp h o t o nr a d i a t i v ec o r r e c t i o n w ed i s c u s s e dt h er e l a t i o n sb e t w e e nt h ec r o s s s e c t i o n si nt r e el e v e l ( a n do n e l o o p c o r r e c t e dc r o s ss e c t i o n s ) a n dc e n t e r - m a s se n e r g y si nt h el u m i n o s i t ym e a s u r i n g r a n g e so fg l c w ea l s oa c q u i r e dt h er e l a t i o nc u r v e sb e t w e e nd i f f e r e n t i a lc r o s ss e c t i o n a n dt h eo u t g o i n ge l e c t r o na n g l e0 a tl a s t ，t h en u m b e r so fe v e n t sa td i f f e r e n t c e n t e r - m a s se n e r g ya n da n g u l a rr a n g e sa r e a c q u i r e di nt h ee n do ft h en u m e r i c a l c a l c u l a t i o n s t h el u m i n o s i t ym o n i t o rr a n g e so fg l ci s5 0 m r a d 蔓0 1 5 0 m r a da n d ( 石一o 1 5 ) r a d 蔓0 茎( t 一o 0 5 ) t a da n dt h el u m i n o s i t yo fg l ci sl = 1 0 3 4 c m 2 s w e i i 重庆大学硕士学位论文a b s t r a c t h o p e0 1 2 1 t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n sh a v es o m e w h a tv a l u et ot e s tt h es t a n d a r dm o d e li n e x p e n m e n t k e y w o r d s ：s t a n d a r dm o d e l ，e l e c t r o w e a kr a d i a t i v ec o r r e c t i o n ，c e n t e r - m a s se n e r g y i n t e g r a lc r o s s s e c t i o n ，d i f f e r e n t i a lc r o s s s e c t i o n i i i 重庆大学硕士学位论文p r e f a c e 1p r e f a c e t h es u ( 3 ) s u ( 2 ) u ( 1 ) s t a n d a r dt h e o r y l l l l 2 1 叫h a sp a s s e dm a n yp r e c i s i o nt e s t s d u r i n gt h el a s ty e a r s i np a r t i c u l a r ，m e a s u r e m e n t so ft h em u o nd e c a yc o n s t a n tg t 1 1 e g a u g eb o s o nm a s s e sm wa n dm z a n dt h ed e c a yw i d t h sa n da s y m m e t r i e so ft h ez b o s o na tl e ph a v ep r o v i d e ds t r i n g e n tc o n s t r a i n t sw h i c ha r es u c c e s s f u l l yf u l f i l l e db yt h e s t a n d a r dm o d e l ( s m ) e v a l u a t e da to d e l o o pl e v e l t h ee x p e r i m e n t a ld a t af a v o rav a l u e f o r t h et o p - q u a r km a s sw h i c hi si na c c o r d a n c ew i t ht h ed i r e c tm e a s u r e m e n t s 4 】 5 】o fc d f m t ：17 6 + 1 6 g e v ，a n dd o ，m t = 19 9 _ + 3 0g e v 6 1 7 1 【8 1 n e v e r t h e l e s s ，f u r t h e rp r e c i s i o n t e s t so ft h es ma r er e q u i r e d u pt on o w ，o n l yw e a kd i r e c te x p e r i m e n t a li n f o r m a t i o n e x i s t so nt h en o n a b e l i a ns e l f - i n t e r a c t i o no ft h eg a u g eb o s o n s 9 1 m o r e o v e r , n o e x p e r i m e n t a le v i d e n c eo nt h em e c h a n i s mo fs p o n t a n e o u ss y m m e t r yb r e a k i n g ，w h i c hi s r e s p o n s i b l ef o rm a s sg e n e r a t i o na n dp o s t u l a t e st h ee x i s t e n c eo ft h es c a l a rh i g g sb o s o n ， h a sb e e nf o u n dy e t f o rs u c hi n v e s t i g a t i o n s ，e n e r g i e so fs e v e r a lh u n d r e dg e vo re v e n f e wt e va r en e e d e d ，s i n c et h es e n s i t i v i t yt od e v i a t i o n sf r o mt h es mg a u g e - b o s o n s e l f - i n t e r a c t i o ng r o w ss t r o n g l yw i t he n e r g y ，a n dt h ee x i s t e n c eo ft h eh i g g sp a r t i c l ec a n b ep r o v e no n l yb yd i r e c tp r o d u c t i o n t ot h i se n d ，a n e x tl i n e a rc o l l i d e r ( n l c ) f o r e e ，e y ，a n d c o l l i s i o n sw a sp r o p o s e d 1o 】w h i c ho f f e r sau n i q u ee n v i r o n m e n tf o r s u c hp r e c i s i o ne x p e r i m e n t so w i n gt ot h ec o m p a r a b l ys m a l lb a c k g r o u n d s i n c et h es u g g e s t i o no fap h o t o nl i n e a rc o l l i d e r ( p l c 11 1 1 1 2 1 1 3 ) i nt h e8 0 s a sa n a d d i t i o n a lo d t i o nf o rf u t u r ee + e - 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