Единый феноменологический подход к описанию процессов рождения адронов с тяжелыми кварками при высоких энергиях

• Автор: Слабоспицкий, Сергей Ростиславович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 186 с. : ил.

1 ОБРАЗОВАНИЕ М(

1.1 Партонная модель

1.2 Модель “слияния кварков”

1.3 Модель “жесткого” обесцвечивания (дуальный подход)

1.4 Описание образования (00)-мезонов

1.5 Рооюдение связанных Рдд-состояний в рамках КХД

1.6 Образование Хс-мезонов в поляризованных пучках

1.7 Выводы

2 РОЖДЕНИЕ АДРОНОВ С ТЯЖЕЛЫМИ КВАРКАМИ

В МОДЕЛИ РЕКОМБИНАЦИИ

2.1 Введение

2.2 Инклюзивное рождение 0-кварков в столкновениях адронов
2.3 Модель фрагментации кварков в адроны
2.4 Фоторождение О(с(})-мезонов
2.5 Модель рекомбинации
2.6 Распределения партонов в 7Г и К -мезонах и барионе.
Многочастичные функции распределения партонов
2.7 Предсказания модели для рооюдения очарованных
адронов в , К± и £~ пучках
2.8 Выводы
3 РОЖДЕНИЕ ТОП-КВАРКОВ В ПРОТОН-ПРОТОННЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ
3.1 Введение
3.2 Электрослабое взаимодействие 1-кварков
3.3 Характеристики образования 1-кварков в адронных
столкновениях
3.4 Рождение и квар?;ов при энергиях УНК коллайдера
3.5 Поиск Пкварков в м;ногоструйных событиях при
энергиях УНК коллайдера
3.6 Электрослабое рождение Ркварков на коллайдере УНК

3.7 Выводы
* 4 АНОМАЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТОП-КВАРКОВ
4.1 Введение
* 4.2 Феноменологический лагранжиан аномального
взаимодействия t кварков
4.3 Ограничения на аномальные взаимодействия t-кварков
4.4 Поиск аномального взаимодействия t-кварков на
ускорителе LEP
4.5 Ограничения на |к9| из данных коллайдера Тэватрон
4.6 Рождение tt (it) кварков на адронных коллайдерах
4.7 Редкие FCNC-распады топ-кварков на LHC
4.8 Выделение сигнала
т 4.8.1 Распад t —» q(u, с) + фотон
4.8.2 Распад t —» q(u, с) + Z-бозон
4.8.3 Распад t —> q(u, с) + глюон
4.8.4 Обсуо/сдение результатов исследования FCNC-распадов
4.9 Выводы
® 5 РОЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННОГО БОЗОНА ХИГГСА
5.1 Введение
5.2 Вклад Н^-бозона Хиггса в рождение ib пары кварков в адронных столкновениях
5.3 Поиск заряженного бозона Хиггса в распаде Н± —> т^иТ
5.4 Выделение сигнал из фона
5.5 Параметризация Мт-распределения
5.6 Выделение сигнала и определение параметров заряоюеппого бозона Хиггса
5.7 Выводы
ф ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
* ПРИЛОЖЕНИЕ
П.1 Сечения подпроцессов X + n{jets)
П.1.1 qq' -> W±, W+ —> v(-+
П.1.2 qq' W±g, W+ -> гУ+
П.1.3 qq' -4 W±QQ, W+ -4
П.1.4 Сечения подпроцессов W± + (n > 3)jets
П.1.5 Сечения подпроцессов gg 6g
П.1.6 Сечения подпроцессов gg —» Ag Q Q
^ П.2 Генератор событий TOPREX
Современная физика высоких энергий прекрасно описывается двумя фундаментальными взаимодействиями - Квантовой Хромодинамикой (КХД) и электро-слабой теорией. Эти два фундаментальных взаимодействия принято называть Стандартной Моделью - СМ. Детальное изучение СМ и поиск эффектов новой физики предполагает поиски хиггсовских частиц, супермультиплетов, прямое измерение трехбозонной электрослабой вершины и т.п. на коллайдерах сверхвысоких энергий (LEP2, Тэватрон, HERA, LHC, TESLA, CLIC), а также изучение эффектов нарушения СР-инвариантности и измерение фундаментальных параметров электрослабой теории (прежде всего в секторе тяжелых кварков).
В ближайшее десятилетие основные экспериментальные исследования по реализации этой программы будут проводиться, в частности, в области физики тяжелых кварков. В этом случае выделение эффектов, связанных с высокими значениями шкалы энергий, будет в значительной мере определяться точностью теоретических и эмпирических знаний о механизмах взаимодействий кварков, обусловленных динамикой КХД. В связи с этим особое значение приобретают экспериментальные исследования процессов с участием тяжелых с, b, t кварков.
В последние годы достигнут существенный прогресс в описании процессов рождения и адронизации кварков, особенно сектора тяжелых с, b, t кварков. В частности, суммирование ряда теории возмущений КХД в ведущем и следующем порядке по константе связи as позволило предсказать величины полных сечений и дифференциальных распределений на уровне ~ 10%. Также существенный прогресс получен в описании процессов адронизации кварков. Например, выяснено, что адронизация тяжелых кварков, образованных в адрон-адронных столкновениях, отличается от соответствующего описания в е+е_ аннигиляции. Также отличаются механизмы адронизации в рождении адронов с большими и малыми поперечными импульсами. В настоящее время поддаются теоретическому вычислению процессы образования мезонов, состоящих из тяжелых кварков ( J/ip, Хс, Y, Хб; Вс,...). Развитые методы позволяют единым образом проводить описание процессов рождения таких адронов в различных взаимодействиях с привлечением минимальных предположений о роли непертурбативных эффектов в процессах адронизации кварков. С этой точки зрения исследование процессов с тяжелыми кварками позволяет выделять и изучать непертурбативиые эффекты КХД, описывающие адронизацию кварков.
Кроме того, детальное понимание процессов рождения тяжелых кварков весьма важно с точки зрения поиска эффектов "новой физики"вне рамок Стандарт50.
2.6 Распределения партонов в тг± и К^-мезонах и Е~ барионе.
Многочастичные функции распределения партонов
С точки зрения партонной модели, распределения странных валентных кварков должны отличаться от соответствующих распределений и-и с£-кварков [71]. Одна из простейших параметризаций функции распределения валентного кварка д в мезоне М(д1д2) с валентными кварками дх и д2 имеет вид [51, 58, 62, 63]:
¥“,,ЛЧ) = (2&1)
где а, - пересечение ведущей Редже-траектории кварка ф, а 7„ - некоторый параметр. В этом выражении коэффициент определяется условием нормировки:

Удм(х)(1х = 1.
Выбор параметра 7т в (2.6.1) определяется асимптотикой поведения партонных распределений при 14 1. Так для я-мезона из известной асимптотики [7, 71]
УЦх)х^ ^ ~(1 - х)1 (2.6.2)
следует, что

7т - а2 = 1 или 7т = 2 (2.6.3)
Подставляя в (2.6.1) значения ач для и, <1 ив кварков из (2.3.7), можно получить следующие распределения валентных и,с1 и я кварков в .К^-мезоне [71, 62, 63, 64]:
Ур ~ (2.6.4)
V? ~ (1-ж)1. (2.6.5)
Из вида распределений (2.6.4) и (2.6.5) видно, что валентный э-кварк в К±-мезоне более "жесткий", чем м-кварк [71, 62, 64]:
< х* >= 0.33, < х* >= 0.166.
Заметим, что в выбранной параметризации структурных функций ЙГ-мезона суммарный импульс, уносимый валентными кварками равен [66, 67]:
< х% >=< > + < х* >= 0.5,
что следует сравнить с аналогичным значением для я-мезона:
< < >=< х1> + < < >= 0.4.