高能对撞机上Higgs粒子产生过程的高精度研究

The discovery of the Higgs boson at the CERN LHC signals the beginning of a new era of particle physics. Further studies of Higgs properties and investigations of new physics beyond standard model (SM) are of fundamental importance for modern particle physics. With the data accumulation of the LHC and the proposal of future high energy colliders, it is very necessary to provide precision predictions for these experiments. In this project, we plan to present precise study on some important processes of the discovered 125 GeV Higgs production at the high energy colliders in SM and new physics models. We will present high order QCD and electroweak corrections and initial state radiation and beamstrahlung effects, which can provide theoretical foundation to determine the nature of Higgs boson and to search for the signals of new physics. Besides, we expect to make contributions to the development of high order corrections in particle physics.

Higgs玻色子在欧洲核子中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）上的发现，标志这粒子物理一个新时代的开端。对Higgs粒子性质更深入的研究以及标准模型以外的新物理的探讨已经成为现在粒子物理研究的重要课题。随着LHC实验数据的逐渐积累以及未来更多的高能对撞机的可能加入，为这些实验的测量提供精确的理论预言是非常必要的。本项目中，我们将在标准模型及其扩展模型中，精确研究高能对撞机上已发现的125 GeV Higgs粒子重要产生过程，给出包含高阶QCD和电弱修正以及初态辐射和粒子束效应等在内的精确理论预言，为Higgs粒子属性的测量以及新物理的寻找提供精确的理论依据。同时，我们期望该项目研究能为粒子物理高精度计算技术的发展做出一定的贡献。

对已经发现的Higgs粒子的精确测量以及超越标准模型新物理的寻找是目前粒子物理研究的前沿课题。在本项目的资助下，我们主要针对高能对撞机的唯象学进行了系统的探讨，包含现有的以及计划建造的高能对撞机实验，比如大型强子对撞机、CEPC、Belle II、BESIII和超级陶粲工厂等。本项目期间我们总共发表论文15篇，包括JHEP 1篇、Phys.Rev.D 9篇、Chinese Physics C 2篇等。我们对Higgs粒子在LHC上的产生进行了高精度计算，并给出了标量-赝标量Higgs玻色子对产生在QCD NLO+NLL精度的横动量以及阈值重求和效应的修正结果。我们还探讨了Higgs物理与暗物质、中微子以及重夸克偶素等课题的联系，并对这些课题进行了更深入的研究。通过对LHC上Higgs粒子伴随粲夸克偶素J/ψ的产生过程的重新计算，我们发现该过程有被探测到的可能，推翻了前人所给出的产生率极小无法被探测的结论。另外，我们发现BESIII实验对于GeV质量附近的微小电荷粒子的寻找有着很大的优势的工作，也得到了国内外同行们的关注。