摘要: 重夸克偶素物理一直都是高能物理中最富有意义的研究课题之一，它为理解微扰和非微扰量子色动力学(QCD)提供了一个丰富而理想的平台。目前，重夸克偶素的产生和衰变过程的理论描述方法——非相对论QCD(NRQCD)依然是该领域中的首要选择，其实验验证是重夸... 展开 重夸克偶素物理一直都是高能物理中最富有意义的研究课题之一，它为理解微扰和非微扰量子色动力学(QCD)提供了一个丰富而理想的平台。目前，重夸克偶素的产生和衰变过程的理论描述方法——非相对论QCD(NRQCD)依然是该领域中的首要选择，其实验验证是重夸克偶素物理最紧迫的任务之一。自提出以来，NRQCD成功解释了重夸克偶素的大部分实验结果，对研究重夸克偶素相关过程取得了举世瞩目的成就。与此同时，自运行以来，大型强子对撞机(LHC)一直是研究粒子内部结构，发现新粒子以及检验理论模型的最为重要的理想工具。因此，LHC作为我们研究重夸克偶素物理的理想场所，本文以NRQCD因子化方法为基础，在LHC上做了两项工作:top夸克衰变到xcJW+b伴随产生的研究，和Higgs玻色子衰变到J/ψ(Υ)γ伴随产生的研究。 工作一，我们计算了top夸克衰变到xcJW+b伴随产生的次领头阶(NLO) QCD修正。在此过程中，尽管领头阶(LO)的色八重态(CO)贡献占主要地位，但是由于3PJ(1)(J=0，1，2) Fock态给出重要的负值贡献，经NLOQCD修正后，总的NLO结果不太大。我们的结果表明在LHC上探测top夸克衰变产生xc0是非常困难的，但是xc1和xc2的产生有可能被探测到的。倘若，在LHC上顶夸克衰变到xcJ能被探测到，这不仅对研究top夸克衰变产生J/ψ有帮助，而且对了解重夸克偶素的产生机制有重要的意义。 工作二，我们研究了Higgs玻色子衰变到J/ψ(Υ)γ伴随产生。对于直接过程，H→J/ψ(Υ)+γ过程的LO衰变宽度通过NLO QCD修正受到明显压低。至于间接过程，H→γ*γ通过虚光子γ衰变到J/ψ(Υ)γ，我们的计算包含了所有标准模型(SM)的费曼图。我们的计算结果表明，间接产生的衰变宽度远远大于直接产生的衰变宽度。由于在实验上非常干净，H→J/ψ(Υ)+γ衰变过程在14 TeVLHC上有可能被观测到，它提供了一种新的方式去探测LHC上的Yukawa耦合和新物理。 本文的创新之处在于，我们在LHC上研究了top夸克及Higgs玻色子衰变到粲夸克偶素过程，并首次进行NLO QCD修正。我们的结果表明，经过NLO QCD修正后，在LHC上很有可能探测到xc1和xc2的产生，及Higgs玻色子与底夸克的Yukawa耦合。如果将来在LHC上能探测到这些性过程，这将为检验理论模型和探索新物理提供重要的参考。 收起