Спиновые эффекты в процессах рождения t-кварка на будущих коллайдерах. Создание полной цепочки Монте-Карло моделирования для феноменологических исследований на основе программы CompHEP

• Автор: Шерстнев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

1 Спиновые свойства Шкварка в 4Лг-процессе

1.1 Постановка задачи

1.2 Процессы рождения одиночного Шкварка на адронных коллайдерах

1.3 Поляризация Шкварка в 1\г-процессе

1.4 Численное моделирование спиновых корреляций

2 Спиновые корреляции Шкварка в суперсимметричных моделях

2.1 Постановка задачи

2.2 Распады скварков Ь, Ъ —► 4 + X

2.3 Поляризация Шкварка в процессах е+е~ —» 6,6, и е+е_ —+ йй

3 Метод эффективного N1,0 приближения в процессах рождения одиночного Шкварка

3.1 Постановка задачи

3.2 Сечения процессов рождения одиночного Шкварка
3.3 Метод моделирования событий в эффективном N1,0 приближении
3.4 Спиновые корреляции в ПЬО-приближении
3.5 Сравнение эффективного ЫЬО-приближения и точных N1,0 вычислений
4 СотрНЕР, СРУТН и база данных МСОВ

4.1 Необходимость программ типа СотрНЕР
4.2 Реализация комбинаторики кварковых ароматов
4.3 Пучки сталкивающихся частиц в СотрНЕР
4.4 Пакетный режим работы СотрНЕР
4.5 Дальнейшее развитие пакета СотрНЕР
4.6 Интерфейсный пакет CPYTH
4.7 Концепция и реализация базы данных MCDB
5 Процесс рр —у +j в столкновениях тяжелых ионов
5.1 Постановка задачи
5.2 Процесс АА —* + j на LHC
5.3 Эффект гашения струй на LHC
5.4 Численные результаты
Заключение
Благодарности
Приложение 1. Спиновые свойства массивных фермионов
Приложение 2. Массы в секторе скварков и вычисление поляризации t-кварка
Литература

Одной из основных задач современной физики элементарных частиц является проверка и анализ предсказаний Стандартной Модели (СМ). В настоящее время СМ находится в хорошем согласии с экспериментом. Открытие в 1995 г. на коллайдере Теватрон (ФНАЛ, США) Шкварка в сильных взаимодействиях завершает целостную картину фермионов 3-го поколения и является знаменательным подтверждением успеха СМ.
Две составные части Стандартной Модели - электрослабая модель и квантовая хромодинамика (КХД) - представляют собой калибровочные теории взаимодействия элементарных частиц и описывают феноменологию этих взаимодействий вплоть до масштабов в несколько сотен ГэВ. Однако существует ряд открытых вопросов, говорящих о том, что СМ не может быть признана окончательной теорией. Основные компоненты материи - кварки и лептоны - имеют различные массы, спектр которых не может быть предсказан в рамках СМ. Кварки и лептоны группируются в 3 поколения, и СМ не может дать ответ о причине существования именно такого числа поколений фермионов. Серьезный вопрос вызывает и хиггсовский сектор. Скалярный хиггсовский бозон необходим в калибровочной теории для того, чтобы IV- и 2-бозоны стали массивными, а фермионы приобрели массы через юкавские константы связи, вводимые в теорию, как свободные параметры. Масса хиггсовско-го бозона не определена в теории, причем эта частица еще не найдена. Константы электрослабых и сильных взаимодействий не связаны друг с другом, что говорит о возможном существовании более фундаментальной теории, объединяющей КХД

Подпроцессы, пбн
ub —* dt ub —» st dg ct ub —* dt üb —♦ st db —* ct
Ъи —* dt bu —* st gd —> ct bü —> dt bü —^ st bd * ct
cb —> dt cb —> st sg —> ct cb —> dt cb —» st sb —* d
bc —> dt bc —> st gs —> ct bc —* dt bc —* st bs —> d
db—* й db —♦ ui
bd —* ü bd —* ui
sb —*■ й sb —* ui
bs —* и bs —* ui
129.26 15.01 11.12 66.99 10.05 12
Таблица 3.3: Полное сечение t-канального процесса рождения t-кварка в LO-приближении с использованием функций распределения партонов в NLO-приближении. Полное сечение процесса pp —+ tq(tq) равно 155.39(89.85) пбн.
Генератор ’’SingleTop” основан на пакете вычислений в физике частиц СошрНЕР [4] и интерфейсной библиотеке CPYTH [86] между программами СошрНЕР и PYTHIA. На первом этапе работы ’’SingleTop” создает события на партонном уровне для конечных частиц. После этого события подаются на вход генератора PYTHIA с помощью пакета CPYTH. Программа PYTHIA используется для моделирования партонного излучения (ISR/FSR) и эффектов адронизации и множественного взаимодействия. Далее, события могут быть доведены до моделирования отклика реального детектора. В такой постановке задачи генератор сохраняет правильную спиновую структуру события и, поэтому, все спиновые корреляции в распадах учтены. Для дальнейшего исследования были приготовлены образцы событий для всех необходимых подпроцессов. Данные образцы представляют первую версию генератора ’’SingleTop”. Все файлы с событиями доступны в базе хранения образцов событий коллаборации CMS [87].