对齐的双希格斯二重态模型下对B_s~0→μ~+μ~-衰变的含时CP破坏的研究

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基于量子场论建立起来的标准模型(Standard Model,SM),是当今描述基本粒子以及它们之间相互作用的基本理论。标准模型统一了强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用。随着实验的发展,越来越多的数据不断地证实标准模型的正确性。虽然标准模型取得了很大的成功,但实验观测中仍存在着标准模型不能很好地解释的现象,例如物质-反物质的不对称性、暗物质与暗能量、以及中微子质量起源等。这些现象暗示着存在超出标准模型的新物理(New Physics beyond the Standard Model)。味改变中性流(Flavour-Changing Neutral Current,FCNC)衰变Bs0→μ+μ-被认为是检验标准模型以及探索新物理的最重要物理过程之一。在标准模型中,这一衰变同时受到Glashow-Iliopoulos-Maiani机制和螺旋度的压低。因为标量相互作用的贡献不会受到螺旋度的压低,所以Bs0→μ+μ-衰变对这类相互作用十分敏感。许多新物理模型均含有这样的标量算符,比如本论文所研究的双希格斯二重态模型(Two-Higgs-Doublet Model,2HDM)。双希格斯二重态模型是对标准模型希格斯部分的最简单的扩展之一。然而,一般的双希格斯二重态模型可能导致过大的味改变中性流。为了解决这一问题,对齐的双希格斯二重态模型(Aligned Two-Higgs-Doublet Model,A2HDM)被提了出来。在此模型中,由于描述标量二重态和同一类型的右手费米子之间相互作用的两个汤川耦合矩阵在味空间中仅相差一个乘积因子,因此不会有树图阶的味改变中性流。对齐双希格斯二重态模型的汤川相互作用由三个参数ζu、ζd和ζl控制。同时,因为这三个参数可以是复数,所以它们可以提供标准模型之外的电荷-宇称(Charge-Parity,CP)破坏源。在本学位论文中,我们在对齐的双希格斯二重态模型下,对Bs0→μ+μ-衰变中时间相关的CP不对称性进行了唯象研究。在对齐的双希格斯二重态模型下,我们计算了Bs0-Bs0混合中CP不对称性观测量assl、CP破坏角φs、质量差△Ms、以及Bs→μ+μ-和B → Xsγ过程的分支比。利用这些观测量的最新实验数据,我们对对齐双希格斯二重态模型的参数空间进行了联合限制。然后,我们在允许的参数空间中计算了对Bs0→μ+μ-衰变中含时CP破坏观测量Cμμ、Sμμ、和A△гsμμ的理论预言,给出了这些CP破坏观测量对参数的依赖以及它们之间的两两关联。此外,本论文讨论了对齐双希格斯二重态模型对时间相关的CP不对称性量ACP(t)的影响。本学位论文主要分为以下几个部分:在第二章,我们对粒子物理标准模型和本论文中所用到的理论基础做了简要的介绍;第三章给出了对齐双希格斯二重态模型下Bs0-Bs0混合与Bs0→μ+μ-衰变的计算,为后面对模型参数的联合限制做了准备;在第四章,我们利用以上两个过程以及B→Xsγ中的相关观测量来联合限制模型的参数空间,并给出在对齐的双希格斯二重态模型下Bs0→μ+μ-中含时CP破坏的理论预言;第五章是本学位论文的总结与展望。
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