內容簡介
本書系統介紹弱電及強作用的規範理論，包含規範場論的基本概念、量子化與重整化、弱電統一理論、量子色動力學、大統一理論的主要物理內容及計算方法。可作為粒子物理專業的研究生教材，也可供理論物理學工作者參考。
粒子物理
是描述基本粒子及其強相互作用和電弱相互作用的規範理論。標準模型創建四十年來已被大量的精確實驗所驗證,但是它不能解釋電弱對稱性破缺來源,而且其標量場部分存在平庸性、不自然性等問題。因此,標準模型並不是一個終極理論,它只是一種低能有效理論,在標準模型之外應該存在新物理。為此,人們進行了積極的、有意義的探索,提出了許多新理論,如超對稱(SUSY)理論、人工色(Technicolor)理論等。其中,頂色輔助的人工色(TC2)模型就是現在非常流行的一種新物理模型。
模型預言
本文首先研究了TC2模型預言的中性top介子π_t~o對輕子味破壞(LFV)過程l_i→l_(jγ),l_i→l_jl_kl_l,t→cl_il_j和Z→l_il_j的貢獻。考慮到當前μ→eγ實驗上限對TC2模型自由參數m_(πt)和k的限制,我們得到在TC2模型整個參數空間內分支比Br(τ→eγ)近似等於Br(τ→μγ),數值結果至少比當前τ→lγ實驗限制低四個量級,因此不能在將來的實驗中探測到;分支比Br(μ→3e)的值大約等於2.87×10~(-14),在下一代對撞機實驗中有可能觀測到中性top介子對此過程的修正效應。分支比Br(τ→3e)(?)Br(τ→2eμ)和Br(τ→3μ)(?)Br(τ→2μe)的值遠低於實驗給出的這些過程的實驗上限,因此將來的實驗不可能通過這些過程探測π_t~o的可能跡象;對於LFV過程t→cl_il_j,Br(t→cee)、Br(t→cμμ)的值小於Br(t→cττ)的值。選取合理的參數值,分支比Br(t→cττ)的值可達到7.1×10~(-7)。因此,若要通過LFV過程t→cl_il_j探測中性top介子π_t~o的可能物理跡象應首先考慮過程t→cττ。其次,在TC2模型中研究了中性top介子π_t~o通過FC標量耦合π_t~oτl_i對此過程產生的貢獻。計算得出分支比Br(Z→τl)的數值範圍為8.7×10~(-15)～3.6×10~(-14);分支比Br(Z→μe)的數值範圍為5×10~(-16)～8.3×10~(-15),這有可能在將來的高能實驗中探測到這一跡象。
貢獻
最後,在TC2模型中研究了HERA和THERA對撞機上中性top介子π_t~o通過反常頂夸克耦合tcγ和tcz對過程γc→tγ和γc→tZ產生貢獻。計算結果表明:在TC2模型整個參數空間,過程ep→γc→tγ散射截面σ_(tγ)(s)比過程ep→γc→tZ的散射截面σtZ(s)大。在HERA對撞機上每年最多產生20個tγ事例、10個tZ事例,這是很難探測到的;而在THERA對撞機上每年可以產生幾百個tγ事例和tz事例,這是很容易探測到的,所以可以在THERA對撞機上探測中性top介子π_t~o對tγ,tZ產生的影響,從而可以進一步驗證TC2模型的正確性。
