精确研究LHC上Higgs物理及其可能的新物理现象

大型强子对撞机LHC的物理实验目标是要检验标准模型以及探索标准模型以外的新物理。本项目中我们将针对LHC实验上实验工作者在实现上述目标中最重要的Higgs物理，在NLO阶上精确研究其在标准模型和新物理模型下的现象，并给出鉴别新物理信号的方法。考虑到Higgs粒子是一个短寿命的不稳定粒子，我们将之间研究之间研究包含其衰变产物的的多粒子产生过程，从而可以跟好的研究其信号和其他的本底。这些过程主要有：t夸克对伴随两个费米子产生过程（ttff）；三矢量玻色子（VVV）产生过程；矢量玻色子伴随jets的产生过程(VV+2jets,V+3jets)；矢量玻色子对伴随b夸克对（VVbb）的四体末态产生过程。通过对这些重要过程的强相互作用修正的计算研究，我们将为在强子对撞机实验上寻找Higgs粒子和发现新物理的信号提供精确的理论依据。

在2012年7月4日， 进行LHC实验的Atlas和CMS组同时宣布，在125 GeV附近发现了一个类标准模型Higgs粒子的新粒子。在2013年的进一步实验中，已经确定这个粒子是一个宇称为偶的标量粒子，即Higgs粒子，Higgs本人因此获得了2013年的诺贝尔物理学奖。下面一步的工作就是研究其性质，以确定是标准模型Higgs粒子还是其他新物理模型中的Higgs。.针对LHC实验取得的进展，在青年基金支持下我们对LHC实验上的Higgs寻找和性质做了研究。在标准模型Higgs研究方面，我们研究了ZH+jet产生过程精确到QCD次领头阶的结果，并给出了衰变末态分布。这个过程虽然不是Higgs产生的最主要过程，但是由于其和Higgs粒子与规范粒子相互作用有关，对研究Higgs性质非常重要。.在新物理方面，我们研究了在超对称模型，小Higgs模型及额外维模型下多个Higgs产生及研究其性质的重要过程。结果表明在LHC上通过这些过程的测量，结合一定的事例选择是可以给出更高的新物里模型限制或者分辨标准模型和新物里模型的Higgs。.除了研究Higgs物理以外，在本课题支持下我们还研究了标准模型和新物里模型下规范粒子相互作用，顶夸克物理等一系列物理问题，取得了众多成果。这些工作可以跟电弱对称性破缺机制有重要联系，如果将来在LHC上探测到新物理，可以为新物里机制确定起理论指导作用。.在本课题研究工作中我们在唯象理论研究方法上也取得了突破。我们通过结合四精度计算和极限情况解析公式改进了单圈计算程序，避免了多粒子产生过程单圈阶计算中由于相空间的伪奇异点，从而得到了稳定的结果。另外针对多体产生过程中红外发散的处理，我们开发了双极点减除方法来，从而避免了传统的两截断相空间方法带来的大数相消带来的不稳定的问题。同时采用适当的蒙特卡罗抽样技术提高了理论预言精度。