Единый феноменологический подход к описанию процессов рождения адронов с тяжелыми кварками при высоких энергиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫМ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИйСКОГХ ФЕДЕРАЦИИ

§ ИНСТИТУТ

э

ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИИ

1НЁР1

2005-23

На правах рукописи

Слабоспицкий Сергей Ростиславович

ЕДИНЫЙ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЙ

ПОДХОД К ОПИСАНИЮ ПРОЦЕССОВ РОЖДЕНИЯ АДРОНОВ С ТЯЖЕЛЫМИ КВАРКАМИ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

01.04.02 — теоретическая физика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Протвино 2005

УДК 539.1.01

М-24

Работа выполнена в Институте физики высоких энергий (г. Протвино).

Научный консультант - доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН РФ В.Ф. Образцов,

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук Б.А. Арбузов, доктор физико-математических наук A.B. Киселев, доктор физико-математических наук В.Н. Красников.

Ведущая организация - Объединенный институт ядерных исследований (г. Дубна).

Защита диссертации состоится "_" _ 2005 г. в

_ часов на заседании диссертационного совета Д 034.02.01 при

Институте физики высоких энергий по адресу: 142281, г. Протвино Московской обл.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФВЭ.

Автореферат разослан "_"_ 2005 г.

Ученый секретарь

специализированного совета Д 034.02.01 Ю.Г. Рябов

© Государственный научный центр Российской Федерации Институт физики высоких энергий, 2005

л

s

о bû:>

241744

Актуальность темы

Современная физика высоких энергий прекрасно описывается двумя фундаментальными взаимодействиями — электрослабой теорией и квантовой хромодинамикой (КХД). 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 (LEP-2, Тэватрон, HERA, LHC, 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 част* ности, в области физики тяжелых кварков. 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-, 6-, ¿-кварков.

В последние годы достигнут существенный прогресс в описании процессов образования и адронизации кварков, особенно сектора тяжелых кварков. В частности, суммирование ряда теории возмущений КХД в ведущем и следующем порядках по константе связи а3 позволяет вычислить полные и дифференциальные сечения рождения тяжелых кварков на уровне ~ 10%. Существенный прогресс получен также в описании процессов адронизации кварков. Например выяснено, что описание адронизации 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 {¿/Фу Хс, хь, 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 непертурбативные эффекты КХД, описывающие адронизацию кварков, используя тяжелые кварки наподобие "меченых" атомов.

Кроме того, детальное понимание процессов рождения тяжелых кварков весьма важно с точки зрения поиска эффектов "новой физики" вне рамок Стандартной Модели. Различные возможные проявления "новой физики" (новые тяжелые частицы, новые типы взаимодействий) часто приводят к предсказанию существования новых типов реакций с тяжелыми кварками в конечном состоянии.

Таким образом, развитие подхода, позволяющего единым образом описывать процесс рождения и адронизации тяжелых кварков, является актуальнейшей задачей для физики высоких энергий.

Основные цели диссертации — развитие единого подхода к описанию процессов образования тяжелых кварков при высоких энергиях в рамках теории возмущений и проведение вычислений и моделирования процессов образования тяжелых кварков в различных взаимодействиях.

На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:

о Теоретическая модель, описывающая процессы образования (сс)- или (ЬЬ)-мезонов (<7Д£>, ф', Хс, Т) ■■■), основанная на рассмотрении диаграмм теории возмущений КХД в низших порядках по константе связи а3.

о Феноменологическая модель адронизации тяжелых кварков с учетом рекомбинации (взаимодействия в конечном состоянии) вновь рожденных тяжелых кварков с кварками из начальных адронов.

о Объяснение (в рамках механизма рекомбинации) эффекта лидирования в рождении £>- и ¿-мезонов, а также Лс- и Лс-барионов в тг^р- и рр-столкновениях.

о Предсказание (с последующим подтверждением в эксперименте) асимметрии в инклюзивном образовании очарованных £>(с£)- и 1)(сд)-мезонов и А(сда)- и Л(сод)-адронов в процессах К^р- и Е~р-столкновений.

о Детальные исследования реакций образования пары тяжелых ¿¿-кварков в рр-соударениях при энергиях УНК коллайдера (у/з = 2.2 ТэВ).

о Детальное исследование процесса рождения одиночных ¿-кварков за счет электрослабых взаимодействий в протон-протонных столкновениях и возможность измерения элемента матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава Ц4ь|-

© Предложение изучения аномальных взаимодействий ¿-кварков при энергиях е+е~ коллайдера ЬЕР-2 за счет аномальных взаимодействий с нейтральными токами с нарушением аромата.

» Полученное ограничение на константы связи РСЫС-взаимодейст-вий топ-кварка с глюонами из анализа сечения образования ¿¿-кварков на рр-коллайдере Тэватрон.

• Новый механизм парного рождения пары топ-кварков (или пары антитоп кварков) на адронных коллайдерах.

• Исследование процессов рождения ¿¿-кварков с последующими редкими распадами топ-кварков за счет аномальных взаимодействий ¿—5-7 5, ¿—¿—

® Детальное исследование роли заряженного бозона Хиггса в процессе электрослабого рождения ¿6-пары кварков на ускорителе ЬНС.

• Изучение образования Н^-бозона в процессе в-канальной аннигиляции легких кварков.

• Создание генератора событий ТорИеХ для детального моделирования процессов с тяжелыми кварками, и ^-бозонами.

Научные результаты и новизна работы

1. Впервые и независимо от других авторов предложен механизм, позволяющий описывать процессы образования (сс)- или (66)-мезонов {З/ф^'^Хс, *£■>••■)■> основанный на рассмотрении диаграмм теории возмущений КХД в низших порядках по константе связи аа.

2. Впервые и независимо от других авторов предложен и развит механизм адронизации тяжелых кварков с учетом рекомбинации (взаимодействия в конечном состоянии) вновь рожденных тяжелых кварков с кварками из начальных адронов.

3. В рамках механизма рекомбинации получено объяснение эффекта лидирования в рождении И- и 5-мезонов, а также Лс-и Лс-барионов в 7г±р- и рр-столкновениях. Вычисленные распределения находятся в хорошем согласии с результатами экспериментов.

4. Была предсказана и впоследствии получила экспериментальное подтверждение асимметрия в инклюзивном образовании очарованных £>(сд)- и £>(сд)-мезонов и Л (сад)- и Л(сад)-барионов в процессах К^р- и Е~р-столкновений.

5. Проведены детальные исследования реакций образования тяжелых ¿-кварков в ^-столкновениях при энергиях УНК кол-лайдера (у/в = 2.2 ТэВ). Были вычислены полные сечения образования пары й в рр-столкновениях и инклюзивные дифференциальные распределения ¿-кварков и продуктов их распада. Исследована (с учетом условий экспериментальной установки) возможность выделения сигнала от ¿-кварков на фоне образования ТУ^-бозонов в сопровождении адронных струй.

6. Впервые детально изучена возмо;кноегь н показана реальность выделения сигнала от ¿-кварков в чпсто адронной моде распада й-пары (т.е. tt bW4W~ -4 6jet).

7. Впервые и независимо от других авторов было проведено вычисление сечения рождения одиночных f-кварков за счет электрослабых процессов в протон-протонных столкновениях. Показано, что этот процесс является уникальной возможностью измерения элемента матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава \Vtb\-

8. Впервые рассмотрена возможность изучения аномальных взаимодействий ¿-кварков при энергиях е+е~-коллайдера LEP-2 за счет аномальных взаимодействий с нейтральными токами с нарушением аромата (FCNC-взаимодействия). Показано, что исследование процесса одиночного рождения топ-кварков на е+е~-коллайдере LEP-2 позволяет улучшить ограничения на параметры аномальных взаимодействий топ-кварка с Z-бозоном по сравнению с результатами рр-коллайдера Тэватрон.

9. Впервые получено ограничение на константы связи FCNC-взаимодействий топ-кварка с глюонами из анализа сечения образования ¿¿-кварков на рр-коллайдере Тэватрон.

10. Впервые предложен и исследован новый механизм парного рождения пары топ-кварков (или пары антитоп-кварков) на адронных коллайдерах за счет аномальных взаимодействий.

11. Впервые и независимо от других авторов проведено детальное моделирование (с учетом возможностей детектора CMS на LHC) процессов рождения it кварков с последующими редкими распадами топ-кварков за счет аномальных взаимодействий: t-t'yq, t-tZq, t-tgq. Показано, что на ускорителе LHC возможно получить существенно лучшие ограничения на параметры аномальных взаимодействий топ-кварков с фотоном, ^-бозоном и глюоном по сравнению с коллайдером Тэватрон или будущим е+е~-коллайдером.

12. Впервые и независимо от других авторов детально проанализирован вклад от заряженного бозона Хиггса (Я*) в процесс электрослабого рождения ¿Ь-пары кварков на адронных кол-

лайдерах. Проведено моделирование сигнальных и фоновых процессов с учетом реальных возможностей детектора CMS на LHC.

13. Впервые и независимо от других авторов исследовано рождение Я^-бозона с последующим распадом на t^vt в процессе s-канальной аннигиляции легких кварков при больших значениях параметра tgß (= 20 4-50) и относительно легких заряженных бозонов Хиггса (Мя = 2004-400 ГэВ). Получена оценка области параметров (Мя и %gß), возможной для исследования на будущем ускорителе LHC.

14. Создан генератор событий TopReX, позволяющий проводить вычисление полных и дифференциальных сечений процессов с тяжелыми кварками, W- и ^-бозонами.

Практическая ценность работы

Исследованы механизмы и предложены модели, описывающие процессы образования адронов с тяжелыми кварками, которые играют важную роль в понимании динамики реакций при высоких энергиях. Полученные результаты позволяют интерпретировать и предсказывать различные процессы с рождением адронов с тяжелыми кварками на существующих и планируемых ускорителях У-70, ЦЕРН (SPS, LEP и LHC), ФНАЛ, ДЕЗИ, СЛАК.

Предложена теоретическая модель, позволяющая описывать процессы образования (сс)— или (ЬЬ)-мезонов (J/ip,ip\ %с, Т,...). Предложен и развит механизм адронизации тяжелых кварков с учетом рекомбинации (взаимодействия в конечном состоянии) вновь рожденных тяжелых кварков с легкими кварками из начальных адронов. В рамках механизма рекомбинации получено объяснение эффекта лидирования в рождении D- и D-мезонов, а также Лс- и Лс-барионов в к^р- и ^столкновениях. Была предсказана и впоследствии получила экспериментальное подтверждение асимметрия в инклюзивном образовании очарованных D{cq)- и D(cq)~ мезонов и Л (egg)- и Ä(cqq)~ адронов в процессах К±р- и 2 ~р-стол кновений.

В рамках разработки программы физических исследований на ускорительно-накопительном комплексе в ИФВЭ (УНК коллайдер)

были проведены детальные исследования реакций образования тяжелых f-кварков в рр-столкноЕенпях при = 2.2 ТэВ п с учетом условии экспериментальной установки. Впервые была детально изучена возможность и показана реальность выделения сигнала от ¿-кварков в чисто адронной моде распада ¿¿-пары (т.е. it —¥ bW+bW~ —> 6jet). Выло проведено вычисление сечения рождения одиночных ¿-кварков за счет электрослабых процессов в прогон-протонных столкновениях. Исследована уникальная возможность измерения элемента |14ь| матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава в этих процессах.

Впервые был исследован процесс одиночного рождения ¿-кварков при энергиях е+ е~-коллайдерa LEP-2 за счет аномальных взаимодействий с нейтральными токами с нарушением аромата. Показано, что эта реакция позволяет получить ограничения на аномальные константы связи FCNC-взаимодействий топ-кварка с Z-бозоном более лучшие, чем аналогичные ограничения, полученные на рр-коллайдере Тэватрон.

В рамках разработки программы физических исследований на большом адронном коллайдере в ЦЕРН было предложено исследовать различные процессы с тяжелыми топ-кварками, проходящие за счет аномальных взаимодействий ¿-кварков. Был развит механизм парного рождения пары топ-кварков (или пары антитоп-кварков) на адронных коллайдерах за счет аномальных FCNC-взаимодействий. Было проведено детальное моделирование с учетом возможностей детектора CMS процессов рождения tt кварков с последующими аномальными распадами за счет FCNC-взаимодействий, ¿—>79, ¿ -5- Z q, ¿ -5- д q.

Впервые детально проанализированы различные процессы рождения заряженного бозона Хиггса при аннигиляции легких кварков. Получена оценка области параметров (Мя и tg 0), возможной для исследования на будущем ускорителе LHC.

Был создан генератор событий TopReX, позволяющий проводить вычисление полных и дифференциальных сечений процессов с тяжелыми кварками, W- и Z-бозонами.

Апробация диссертации и публикации

Результаты, полученные в диссертации, обсуждались на семинарах Отдела теоретической физики Института физики высоких энергий, на общеинститутских семинарах ИФВЭ, на семинаре Научно-исследовательского института ядерной физики (МГУ), на семинарах ФНАЛ, ЦЕРН, рабочих совещаниях сотрудничества CMS (ЦЕРН), докладывались на сессии Отделения ядерной физики РАН РФ (1979г.), на II, XIII и XIV международных семинарах по проблемам физики высоких энергий и теории поля (Протвино, 1979, 1990,1991 гг.), на Рабочем совещании по программе экспериментальных исследований на УНК (Протвино, 1987 г.), на Международной конференции "HADRON-89" (1989 г.), на Международной конференции НИИЯФ МГУ (2001 г.), на рабочих совещаниях "Standard Model Physics (and more) at the LHC" (1999 г.), и "Monte Carlo tools for the LHC" (2003 г.).

Результаты, представленные в диссертации, опубликованы в российских и зарубежных журналах (20 статей), в трудах 4 международных конференций и в виде препринтов (см. Список литературы автореферата [1-34]).

Структура диссертации

Диссертация изложена на 186 страницах основного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и двух приложений, а также содержит 30 таблиц, 93 рисунка и список литературы, включающий в себя 172 наименования.

Содержание работы

Во Введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы, показаны научная новизна представленных исследований и их практическая ценность, а также кратко изложены содержание работы и ее апробация на конференциях и семинарах.

В Главе 1 кратко описывается партонная модель и формулируется модель "жесткого обесцвечивания", которая последовательно применяется в дальнейших вычислениях. В таком подходе предполагает-

ся. что ниже порога образования Яс-,-адронов (т.е. при Л/^^ < 2л1(Оф) только спнглетная по цвету система кварк-антиквары (00) может перейти в связанное состояние - Л/((Э<Э)-мезон.

В низшем порядке по константе только глюон-глгоонная аннигиляция (дд —> се) может приводить к образованию сс-пары в синглетном по цвету состоянии. В этом случае ес-пара имеет зарядовую четностью С = +1 и, следовательно, может перейти только в ХсО и Хс2 состояния чармония. В результате, в модели "жесткого обесцвечивания" инклюзивное дифференциальное сечение образования хс-резонанса имеет вид [1,2]

-> хсХ) = и>(хс) 3)(дд сё)Ь%(*ь(1)

где (хс) — вероятность синглетного по цвету состоянии с зарядовой четностью С = +1 перейти в хс-мезон.

Сечение рождения .//'¡/'-частиц (с учетом перехода Хс J¡'Фl) имеет вид [1,2]

З/фХ) = В Г* а^(дд сс)1^ъ (2)

где В ~ 5% — средняя вероятность перехода зарядово-четной сс-пары в Хс с последующим распадом в //ч/1 + 7 [1,2].

Однако такой подход описывает образование только %с-частиц, что предполагает рождение всех //^-мезонов в сопровождении 7-квантов. Поэтому появляется необходимость учета вклада от октет-ных по цвету состояний системы сс в сечение образования частиц со скрытым очарованием. Действительно, "обесцвечивание", т.е. переход октетных состояний сс-пары в синглетные состояния (с зарядовой четностью С = — 1), посредством излучения тормозного глюона дает новый источник частиц со скрытым очарованием [1,2]. В результате 7/-г/>-мезон может рождаться за счет двух механизмов:

99 ~> (сс)£2+1 Хс J|'Ф + 7, дд -> (сс)^ + (-Ф') + д.

В этом случае инклюзивные спектры и -^'-мезонов описываются следующими зависимостями:

+ 4/д, /Я (сё)(1> + 5)^1,®а)#,

= ¿(99 (сс)[5) + ®я)у, (4)

где А^(Аф1) — вероятность перехода сс-пары (с С = —1) в .7/ф(ф')-мезон.

В развитом подходе можно вычислить относительные выходы ¿/'Ф + 7~ и •¡/''-мезонов, хорошо согласующиеся с данными эксперимента [1,2]:

Яу = , #*еор « 0.52, Л®ксп = 0.47 ± 0.08,

= Д?0^0-12» ДГп = °-14±(Ш-

Примеры описания экспериментальных инклюзивных спектров 3/чр-мезонов в рамках развитой модели представлены на рис. 1 и 2 [1,2].

В последнем параграфе главы рассмотрена возможность изучения поляризации начальных глюонов и кварков в адронах с помощью процесса рождению С-четных Хс_с°стояний чармония с последующими распадами на фотон и 3/-ф [6]:

щ (99) «/м М -»■ ^г. (5)

Были вычислены соответствующие дифференциальные распределения подпроцессов (5) для случая произвольной поляризации начальных партонов [6]. Показано, что поляризационные эффекты проявляют себя лишь при поляризации обоих начальных партонов (кварков или глюонов). В случае аннигиляции глюонов эффекты поляризации в основном проявляются только в виде тривиального множителя в угловых распределениях продуктов распада. Нетривиальным образом поляризация глюонов проявляется лишь в совместном угловом распределении 7-кванта и лептона от распада Хс(2++)-мезона.

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.В 0.9 1

Рис. 1. Дифференциальные спектры 1/$-мезонов, образованных в реакциях тгЯ -?• .1/гфХ и рМ —> 1/фХ при Рьлв = 225 ГэВ. Сечение Ейа16.хр — в ГэВ-мкб/нуклон.

Рис. 2. Дифференциальный спектр J//ф-мeзoнoв1 образованного в реакции рЫ —> 1/фХ при энергии Ръав = 400 ГэВ.

Глава 2 посвящена описанию процессов рождения (<3<?)-адронов с тяжелыми кварками с небольшими поперечными импульсами. В параграфе 2.2 описывается модель фрагментации кварков в адроны. В этой модели, в частности, предсказываются одинаковые инклю-

зивные спектры рождения Н(С}...)- и #(<2...)-адронов, что противоречит экспериментальным данным. Действительно, в эксперименте наблюдается заметная асимметрия в выходах очарованных Г>(сд)-и £>(сд)-мезонов. Величину такой асимметрии принято характеризовать отношением

где символы Ь {N1) обозначают £>-мезоны, содержащие (или не содержащие) валентные кварки из начального адрона. Естественным объяснением такой асимметрии является предположение о том, что в процессе адронизации рожденные тяжелые с-кварки сильным образом взаимодействуют (рекомбинируют) с кварками из начальных адронов (см. рис. 3) [7]).

х)

Рис. 3. Рождение М(<Эд)-мезона в результате рекомбинации кварка-наблюдателя д„ и тяжелого кварка <2 при столкновении двух адронов.

В модели рекомбинации инклюзивный спектр Г>(с#)-мезона имеет вид [7,8,10-12]:

х?/ф2т / ^гг^/^^.^/^Ы, (7)

У

т^гт

где — функция рекомбинации кварков п <£> в мезон

(фактически — плотность вероятности обнаружить мезон, состоящий из двух валентных кварков). Она имеет вид

(9)

где }к{ху, — двухчастичная функция распределения ду- и д-кварков в начальном адроне [7,8,10,11]:

ум**, «г)=^га-^Тга+н^"^41 ~ ~ххГ• (10)

В модели рекомбинации можно получить предсказания для х-зависимости мезона, образованного при рекомбинации валентного ((¡у)~ или морского ((^-кварка с очарованным кварком [7]:

*<1сгп, Г (1—ж)3 для ттИ столкновений

х dx

(ду + с £>) ос ^ ;5 м

4 л I (1 —ж)0 для N N столкновений

,dcrR ( _ ^ J (1 —ж)5 для 7rJV столкновений

dx

X —(ffe + с £)Ui ос < (1 _ ж)7 для N N столкновений

В результате, суммарное дифференциальное сечение рождения очарованного Я-адрона можно представить в виде суммы двух вкладов — рекомбинация с-кварка с валентными кварками, —

фрагментация е-кварк [7,8,10-12,21,23,26-28]):

da{H) daR(H) daF{H)

В параграфе 2.6 рассматриваются распределения партонов в 7Г± и К±-мезонэ.х и Е--барионе. С точки зрения партонной модели, распределения валентных странных кварков в адроне должны отличаться от соответствующих распределений и- и кварков. Одна

из простейших параметризаций функции распределения кварка <71 в мезоне М(дхдг) с валентными кварками 51 и & имеет ввд [3,7,8,11]

уМ(9192)(я) =

Г(2 + 7т - а! - аг)

аГа1(1-ж)7т-а2, (12)

Г(1-а1)Г(1 + 77П-а2)

где «г — пересечение ведущей редже-траектории кварка а ут — некоторый параметр. Например:

С помощью выражения (12) распределения валентных кварков в тг*-и К* -мезонах и Е -барионе можно записать в виде [8,10,11,28]

Как видно, валентные «-кварки уносят чуть больший импульс, чем валентные и-, (¿-кварки.

В параграфе 2.7 представлены предсказания модели для рождения очарованных адронов в тг1^, К± и Е- пучках. Так, рис. 4 иллюстрирует различную ж-зависимость рекомбинационного и фрагментационного вкладов. Поведение асимметрии А(х) в ^"^-столкновениях в развитой модели "фрагментация + рекомбинация" [8,21,23,26] представлено на рис. 5.

Сравнение предсказаний развитой модели [11,27,28] с экспериментальными данными по инклюзивным спектрам очарованных Ас- и Лс-барионов, рожденных в Е- А^-столкновениях при Рьав — 600 ГэВ представлено на рис. 6. Как видно, предсказания развитой модели удовлетворительным образом согласуются с данными экспериментов.

Таким образом, предложенная модель адронизации тяжелых кварков в механизме рекомбинации удовлетворительным образом описывает не только инклюзивные спектры таких адронов, но также и асимметрию в выходах очарованных частиц.

оси — 01(1 = 1/2, а3 = 0, ас ~ -2.2 .

а сг/с1 >:

X

Рис. 4. Дифференциальные распределения ^ при Е„ = 250 ГэВ. Точечная и пунктирная кривые соответствуют рекомбинационному и фрагментационному вкладам. Сечение — в мкб.

АМ

X

Рис. 5. Описание асимметрии А(х) в тг р столкновениях в развитой модели "фрагментация 4- рекомбинация".

2" N —> X Е.,. = 600 ГэВ

хо

1,

0.1 0.2 0.3 0.« О.г 0.6 0.7 0.8 0.9

Рис. б. Сравнение предсказаний развитой модели [11,27,28] с экспериментальными данными по инклюзивным спектрам очарованных Ас (верхняя кривая) и Лс (нижняя кривая) барионов, рожденных в Е~.ЛГ-столкновениях при Рьав = 600 ГэВ.

В Главе 3 представлены результаты исследования процессов рождения ¿-кварков в протон-протонных столкновениях при энергиях УНК коллайдера = 2.2 ТэВ и интегральная светимость С\г>ь = 103 пб-1) [14-20]. Для физических исследований на этом ускорителе предполагалось создание "Многомюонного спектрометра" (установка ММС) [16]. Проделанный анализ был проведен на "пар-тонном" уровне, т.е. при моделировании сигнальных и фоновых событий все конечные кварки и глюоны рассматривались как адрон-ные струи без учета эффектов адронизации. Учет возможностей детектирования событий в установке ММС [16] осуществлялся путем введения простых кинематических обрезаний, а также 5-мечения адронных стуй.

Физика ¿-кварков играет важную и выделенную роль в рамках Стандартной Модели. Все основные свойства ¿-кварка (резко отличающиеся от аналогичных свойств более легких кварков) определяются

Н к -5- ¿¿X <

его уникально большой массой: 7Л4 = (178.3 ± 4.3) ГэВ. В частности, время жизни ¿-кварка примерно на порядок меньше типичного времени "адронизации" кварков (1/Лкхд). Следовательно, ¿-кварк должен распадаться слабым образом, не успев адронизоваться.

В рамках СМ ¿-кварк распадается по канал}' ¿ —> ЬИГ± с последующим распадом И/-±-бозона на кварковую (И^ дд')- или лептонную (ТГ^ £±г^)-пары. В адронных взаимодействиях основным процессом образования ¿-кварков является рождение ¿¿-пары в сильных (КХД) взаимодействиях, что приводит к трем различным наблюдаемым конечным состояниям [14,15,17]:

е+ г 2з&ь м х, вы = 45%

¿± АуеЬ (I/) X, ВВ. = 7% (14) ЩеЬ X, ВК = 4.8%.

Такие реакции приводят к характерным "наблюдаемым" объектам: двум или более адронным струям с большой поперечной энергией (Ет)', двум В-струям (от Ь-кварков); одному или двум изолированным заряженным лептонам (е или /х); большой "потерянной" энергии (нейтрино).

Основными фоновыми процессами к рождению топ-квварков являются образование КХД струй (рр —> 6(?'е£) X), рождение УУ^ и 2-бозонов в сопровождении адронных струй, процесс рр —» ТУ* ЬЬХ, а также парное рождение калибровочных Ил±- и ^-бозонов.

В параграфе 3.3 представлены общие характеристики рождения ¿¿-пары кварков: полные сечения в зависимости от массы ¿-кварка, дифференциальные распределения топ-кварков и продуктов распада [14-17].

В параграфе 3.4 рассматривается образование ¿¿-пары кварков в конечном состоянии с одним изолированным лептоном [15]:

рр —» ип(зеЬ) X. (15)

Описана процедура вычисления сечений фоновых процессов рождения И^-бозонов в сопровождении 2 (или 3-4) адронных струй.

При моделировании выделения сигнальных событий от ¿-кварков с учетом установки ММС предполагалось наличие в конечном состоянии одного изолированного лептона (е* или /г^) с рт > 10 ГэВ

и \т] — т/тах] < 1-5, потерянной поперечной энергии (Е^*3" > 10 ГэВ) трех или более адронных струй с Еу} > 10 ГэВ. Эти критерии были дополнены двумя требованиями: образование по суммарной поперечной энергии (Нт >100 ГэВ) и наличие двух 5-струй (от Ь-кварков).

Применение всех этих критериев позволяет выделить сигнал от топ-кварков вплоть до масс ггц < 200 ГэВ (см. рис. 7 и 8).

m,f(vT, 14j) rnT(vT, 14j) mT(vT, 14j)

Рис. 7. Распределение событий в моде W + A jet по переменной гпт(уу,1 + ji + j2 + h + За)- Заштрихованная область — вклад фоновых процессов, светлая — сигнал от ¿-кварков. Гистограммы (а), (Ь) и (с) отвечают массам nit = 150,175,200 ГэВ. шт — в ГэВ, нормировка — в произвольных единицах.

В параграфе 3.5 рассматривается рождение пары ¿¿-кварков с последующими чисто адронными модами распада ¿-кварков [18]:

рр йХ 1¥+Ь]¥~ЬХ -»• ЦеЛя X. (16)

С одной стороны, вероятность распада Ы —> ЪзеЬв составляет около 45%, что значительно повышает статистику событий. С другой стороны, такие события характеризуются очень большим фоном от рождения КХД струй в подпроцессах:

99~>6д, 99^4ддд, дд -3- ддАд, дд-^Ьд. (17)

200 400

m(4j)

200 400

m(4j)

70 В : С)

5 60

^ 50 =-Г

40 г :

30 Г : П

20 г кГ

3.0

0 .

200 400

m(4j)

Рис. 8.

Распределение событий в моде W + 4jet по инвариантной массе 4 струй m(j\ + 32 + j'3 + jn). Гистограммы (a), (b) и (с) отвечают массам mt = 150,175,200 ГэВ. m(4j) — в ГэВ, нормировка — в произвольных единицах.

Для вычисления сечений этих фоновых подпроцессов использовалось приближение "эффективной структурной функции" [18]. Для подавления фоновых событий использовались следующие критерии: наличие шести адронных струй (с Еу^ > 10 — 25 ГэВ, < 2, АRjj > 0.5); наличие двух И^-бозонов в конечном состоянии (|< 20 ГэВ); требование примерного равенства двух масс реконструированных топ-кварков {\Md1j2jz) - М(х?57б)| < 20 ГэВ). Самым существенным критерием, позволяющим выделить сигнал из фоновых процессов, является требование наличия двух 23-струй. Пример применение указанных критериев представлен на рис. 9 [18].

Процесс электрослабого ("одиночного") рождения ¿-кварков, рассмотренный в параграфе 3.6 [19,20], играет важную роль в исследовании физики топ-кварков. Действительно, сечение электрослабого рождения ¿-кварков сравнимо с сечением парного рождения ¿¿-кварков. Однако более важно то, что этот процесс содержит электрослабую вершину ЩГ±Ь. Тем самым, исследование одиночного образования ¿-кварков позволяет исследовать как структуру этой вершины, так спиновые свойства ¿-кварка.

Рис. 9. Распределение событий по инвариантной массе трех струй (m{Zj)) для фоновых (темная область) и сигнальных (светлая область) процессов. Гистограммы (а, с) и (b, d) отвечают массам mt = 150 ГэВ и 175 ГэВ. m(3j) — в ГэВ, нормировка — в произвольных единицах.

Кроме того, сечение такого процесса прямым образом зависит от величины элемента матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава Т4&>

<7е\у(£) ос \Vtbl2,

что, фактически, обеспечивает единственную возможность прямого измерения этого параметра.

В рамках СМ электрослабое рождение ¿-кварков описывается тремя подпроцессами:

: дб -4 <?'£ + яд(18) Ч\¥и : дЪ-ИМУ, (19)

"ТУ*" : й'-» ¿6. (20)

В работах [19,20] исследовался ТУд-механизм (ад —> ^'¿Ь) рождения топ-кварков:

рр-ь дй>Х =4> ¡х^иЬ^яХ. (21)

В этом случае основным источником фона является рождение W^-бозонов в сопровождении трех струй и пары ¿¿-кварков. Для выделения сигнала предполагалось использовать кинематические критерии: наличие "изолированного" мюона с рт > Ю ГэВ; наблюдение ("потерянная" энергия — нейтрино) > 10 ГэВ; две адронные струи с поперечной энергией Erj > 10 ГэВ и ARjj > 1.4.

Кроме того, для подавления фона от парного образования it-кварков в работах [19,20] было предложено использовать разность в выходах одиночных ¿- и ¿-кварков (crwg(t)/<TWg(t) ~ 2). Такая асимметрия объясняется отсутствием валентных антикварков в начальных протонах и тем, что число валентных и-кварков примерно вдвое больше, чем валентных ¿-кварков. В то же время для парного рождения ¿¿-кварков выходы и распределения ¿- и ¿-кварков одинаковы. Поэтому в разности распределений для событий с "изолированными" лептонами разных знаков (т.е. и £~) вклад от парного рождения ¿¿-кварков полностью вычитается (с точностью до статистических ошибок). Оставшиеся события будут содержать сигнал от рождения одиночных ¿-кварков и фоновых процессов образования (W+3jets). Для подавления этого фона естественно требовать выделение адронных Б-струй от Ь-кварков. Выделение таких струй проводилось по наличию в таких струях "неизолированного" мюона (от распадов В-адронов). После применении всех этих критериев типичное распределение событий по М(^иЬ) для разности событий с изолированными лептонами разных знаков (d[N(fj,+)—N(fj,~)]/dM(fM/b)) для двух значений масс топ кварков, mi = 150 ГэВ (а) и 200 ГэВ (Ь), показано на рис. 10.

Из проведенного анализа следует, что при интегральной светимости С = 103 пб-1 число событий с одиночным рождением топ-кварков составляет 10-15, что соответствует статистической погрешности в определении параметра матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава примерно [19,20]:

6(Vtb) « 20%

Рис. 10. Распределения событий по М(циЬ) для разности событий с изолированными лептонами разных знаков, т.е. <¿[N(¿1+) - Аг(аГ)]/йМ(/^Ь) для гщ = 150 ГэВ (а) и 200 ГэВ (Ь), полученные после применения всех обрезаний (1)-(7). Заштрихованная область — вклад фоновых процессов, светлая — сигнал от ¿-кварков. Нормировка — в произвольных единицах.

В Главе 4 рассматривается возможность поиска редких аномальных взаимодействий топ-кварков с глюонами, фотономи и бозонами за счет нейтральных токов с нарушением аромата [24, 25,32].

В рамках Стандартной Модели взаимодействие топ-кварков с другими полями однозначно фиксируется калибровочным принципом, структурой поколений и требованием наименьшей размерности операторов взаимодействия. Заметим, что физические характеристики процессов с ¿-кварками (полные ширины и вероятности распадов, сечения рождения и дифференциальные распределения) вычисляются в рамках теории возмущений СМ без привлечения дополнительных параметров с очень хорошей точностью. Поэтому процессы с ¿-кварками уникально чувствительны к возможным проявлениям новой физики вне рамок Стандартной Модели.

В СМ на древесном уровне отсутствуют вершины, отвечающие нейтральным токам с нарушением аромата (FCNC-взаимодействиям):

tVq, V = g,n/Z q = с, и. (22)

Только учет "петлевых" вкладов делает возможными такие процессы, что приводит к очень небольшим вероятностям редких распадов: B(t q"i(Z,g)) < ö(10-10). В тоже время в различных расширениях СМ предсказывается существенное усиление таких аномальных взаимодействий. Поэтому наблюдение FCNC-процессов с участием ¿-кварков явным образом свидетельствовало бы о нарушении СМ.

В этой главе аномальные взаимодействия ¿-кварков описывались модельно-независимым образом с помощью эффективного лагранжиана (см. параграф 4.2). Статус современных ограничений на аномальные FCNC взаимодействия ¿-кварков кратко представлен в параграфе 4.3. Эти ограничения получены из низкоэнергетических данных, прямых поисков редких распадов ¿-кварков, отклонений от предсказаний СМ для образования tt и поисков одиночного образования t-кварков на е+ е~ -коллайдере LEP-2 и ер-коллайдере HERA (см. табл. 1).

Таблица 1. Современные экспериментальные ограничения на аномальные FCNC-взаимодействия, представленные в виде ограничений на вероятности распадов ¿-кварка. Последняя колонка — соответствующие ограничения на аномальные константы связи.

CDF LEP-2 HERA

9Q <29% кЗ/А < 0.47 ТэВ"1

14 < 3.2% < 0.7% к1 < 0.36

Zq < 32% < 7.0% «f < 0.20

В параграфе 4.4 рассмотрен процесс одиночного образования t-кварка в е+е--аннигиляцпп в результате FCNC-взаимодействпп [24] (см. рис. 11).

е+ е- y(z*) t с(й). (23)

Рис. 11. Процесс одиночного рождения í-кварков на коллайде-ре LEP-2.

В работе [24] были вычислены выражения, описывающие как полные, так и дифференциальные сечения процесса (23), с учетом последующего распада топ-кварка í -» bW blv. Заметим, что при энергии LEP-2 коллайдера (</s fü 200 ГэВ) энергии конечных частиц фактически определяются кинематикой процесса и слабо зависят от параметров модели:

(24)

Проведенное исследование аномального одиночного рождения í-кварков [24] стимулировало изучение таких процессов на коллайдере LEP-2. Совместный анализ результатов всех четырех экспериментов (ALEP, DELPHI, L3 и OPAL) позволил получить наилучшее на сегодняшний день ограничение на аномальное нейтральное с нарушением аромата взаимодействие í-кварков с Z-бозоном (при 95%-ом уровне достоверности):

B(¿ Zu) + B(í Zu) < 7% => < 0.20. (25)

В параграфе 4.5 получено ограничение на константу аномального взаимодействия топ-кварков с глюонами, |к9|, из анализа данных Тэватрон коллайдера [25]. Действительно, такие аномальные РС1МС-взаимодействия приводят к дополнительным вкладам в амплитуду процессов парного рождения ¿¿-кварков (см. рис. 12).

Рис. 12. Диаграммы, описывающие вклад аномальных РС1МС-взаимодействий в подпроцессы рождения пары Ы-кварков дд -ь Ы я дд Ы.

Исходя из требования |<г^р — сг(Ь\¥+ЬУУ~)\ < 2А (А — комбинация экспериментальных и теоретических неопределенностей), можно получить ограничения на аномальные РС1МС константы [25]

\к9д/А\ < 0.47 ТэВ"1.

(26)

9

9

9

Рис. 13. Диаграммы, описывающие рождение пары ¿¿-кварков за счет ГСМС-взаимодействий.

Рождение пар топ-кварков (¿? или на алронных коллаидерах рассмотрено в параграфе 4.6. Аномальные РСКС-взатюдействпя могут приводить к новым процессам образования топ-кварков, отсутствующим в рамках СМ. В частности, такие взаимодействия приводят к процессам двойного образования пар Ь¿- пли ¿¿-кварков [25] (см. рис. 13).

Из-за необходимости определения знака ¿-кварков (т.е. чтобы отличить образование от КХД образования ¿¿-пары) поиск таких событий естественно проводить в чисто лептонной моде распада топ-кварков:

рр -> и{ЩХ ЬЫ^ииХ (27)

Основными фоновыми процессами в этом случае являются

дд' -> дд ХУЩ^д'д'. (28)

В работе [25] были вычислены матричные элементы процессов (27) и (28). Для реалистичных оценок возможности исследования таких процессов на ЬНС коллайдере (рр-столкновения, л/в = 14 ТэВ, £ = 103 фбн-1) моделирование отклика детектора проводилось с использованием программы АТЬРАЭТ. Для выделения сигнальных событий требовалась регистрация двух изолированных заряженных лептонов одного знака, а также наличие двух адронных струй от Ь-кварков. Из проделанного анализа следует, что при интегральной светимости / Сй1 = 100 фбн-1 будет возможным достичь следующего ограничения на параметры аномального РСЫС-взаимодействия с глюонами [25]:

< 0.091 ТэВ"1, -5- д (с + и)) < 7.4 х 10"3. (29)

В параграфе 4.7 рассмотрена возможность поиска редких РСМС-распадов топ-кварков на ЬНС коллайдере [32]. А именно, рассматривалось образование пары ¿¿-кварков (рр ЫХ) с последующим распадом одного из топ-кварков по РСИС-каналу

¿ 97, £ —»• ¿ -»■ дд, д = и или с, (30)

а второго — по СМ-каналу: t -4- bW. В этом случае основными фоновыми процессами являются следующие:

it, EW топ, Wbb, W/Z + j, W+W~, W±Z, ZZ, W/Z + 7, ...

В работе [32] моделирование сигнальных и некоторых фоновых процессов проводилось с помощью развитого генератора событий TopReX [31], а для моделирование отклика детектора CMS использовался пакет CMSJET. Условия выделения сигнальных событий включали требования регистрации изолированного фотона, .Z-бозона, или адронной струи (в зависимости от FCNC-канала распада). Достижимые ограничения на вероятности редких FCNC-распадов топ-кварков приведены в ниже [32]:

BR(i q-y) = 2.5 х 10"5, (31)

BR(g.Z') = 1.6 x 10-4, BR(gS) = 1.5xlO-3

В Главе 5 рассматривается возможность поиска заряженного бозона Хиггса на будущем LHC коллайдере [29,30,33,34].

Стратегия поиска рождения Я±-бозона определяется, в частности, его массой. Для относительно легких Я^бозонов (с массой меньшей, чем масса ¿-кварка, Мд' < mt) наиболее перспективным является исследование рождение пары ¿¿-кварков с последующим распадом одного ¿-кварка на Я*- и ¿-кварк, ¿ —» Н±Ь. В случае тяжелого заряженного бозона Хиггса (Мн > fnti его поиск возможен в процессах ассоциированного рождения Я* и топ-кварка: дЬ-ttH*, дд -И Я* Ь.

В работах [29,30,33,34] был рассмотрен другой дополнительный подпроцесс s-канального рождения Н^-бозона в результате аннигиляции пары легких кварков из начальных адронов (см. Рис. 14):

qcf Я* //', q = d,u, s, с, b

где //' = tb или t^jv

Хотя этот процесс имеет меньшее сечение рождения чем ассоциированное рождение Я^-бозона, однако более простое конечное состояние делает его вполне перспективным для поиска таких частиц.

Рис. 14. Диаграммы Фейнмана для подпроцесса qlq2 -» (Я±+ гЪ% (г±г/т)

Взаимодействие Я±-бозона с фермионами описывалось в общей модели с двумя хиггсовскими дублетами, в которой два свободных параметра, М# (масса) и tg/? (отношение вакуумных средних), определяют все взаимодействия и свойства Ж^-бозона. Сигнальные и фоновые события вычислялись с помощью генератор событий ТорРеХ [31] с последующим использованием пакета РУТН1А для описания адронизации кварков и глюонов. Для соответствующего моделирования отклика детектора использовался пакет СМЕЛЕТ.

В параграфе 5.2 приведены результаты по исследованию поиска ¿/"^-бозона при рождении ¿Ь-пары [33]. Вычислен квадрат матричного элемента такого процесса с учетом дальнейшего распада конечного топ-кварка:

йй {Н+ + Ш+) ЬШ+) ЬЬ1+щ, (32)

Вычисления показывают, что при малых и больших значениях tg/5 вклад Н±-бозона приводит к существенной модификации рождения йьпар. В то же время дифференциальные распределения для случаев обмена Н+ и практически совпадают по форме.

Однако при малых значениях параметра tg /3 (< 1) для выделения вклада заряженного бозона Хиггса возможно использовать различие в поляризации рожденных топ-кварков, образованных при обмене 1¥±- и Д^-бозонами. Это, в свою очередь, приводит к различным угловым распределениям продуктов распада ¿-кварков. Основными фоновыми процессами к процессу (32) является рождение топ-кварков, И^ЬЬ, а также образование И^-бозонов в сопровождении струй [33].

Для подавления фоновых процессов вводились кинематические обрезания, выделяющие в конечном состоянии один изолированный лептон, потерянную энергию (нейтрино) и две 5-струи (с различными поперечными импульсами рт(Ь{) < 100 ГэВ и рт(&2) > 75 ГэВ). Для выделения Н^-бозона исследовались распределения по соб бг*, которые должны быть различными из-за противоположной поляризации ¿-кварка, рожденного в СМ (обмен только И') и через обмен Ш± + Н±

¿И

<х1 + асозб,*. (33)

й СОБ

Соответствующие распределения только для СМ вклада (т.е. обмен только И^-бозоном) и вкладов от Н±, У/1^ и фоновых процессов фи-тировались этой зависимостью (см. рис. 15). В результате получены два значения параметра [33]:

а(СМ) = -0.29 ± 0.06, а(СМ + Я±) = +0.21 ± 0.05. (34)

Следовательно, учет Лг± существенно изменяет угловые распределения, что позволяет обнаружить вклад заряженного бозона Хиггса.

В параграфах 5.3 представлены результаты по исследованию рождения заряженного бозона в распаде на лептонную пару: Н± —> т^Ут [29,30,34]:

дд' Я* т±иг (35)

В этом процессе возможно одновременно измерить как массу заряженного бозона Хиггса, так и параметр tg/?. В работе [34] были вычислены сечения указанного процесса, а также сечения КХД поправок:

дд'^Н^дд^Н'-У

Выделение сигнала из фоновых событий (дд' —» ЦГ*^ —» т±г^т) и кинематические обрезания (только одна адронная струя от т-лептона (г-струя), "потерянная" поперечная энергия Е™"3 и отсутствие адрон-ных струй) описаны в параграфе 5.4.

d(N) / d(cos 0") PT. < ICO and > 75 ГэВ

Рис. 15. Распределения da/d cos в" no cos &' для заряженного лептона. Левая гистограмма соответствует вкладу (Н± + Ж±)-бозонов, правая — вкладу только стандартной модели. Результаты подгонки линейной зависимостью (33) показаны прямой линией.

В параграфе 5.5 рассматривается метод определения массы Я±-бозона из распределения по "поперечной массе" системы из т-струи и "потерянной" энергии:

Б™33) = (ET(j) + ЕГ°)2 - (рт(з) + Ё™03)2. (36)

Предложена параметризация такого распределения в виде интеграла от теоретического тт(т, ^-распределения и функции "фрагментации" рожденного т-лептона в наблюдаемую r-струю. Показано, что использование предложенной зависимости My(j, Е™™") (в интегральной форме) позволяет с хорошей точностью определить массу Н±-бозона для широкого интервала масс.

Детальное описание выделения сигнала из фона и извлечение значения массы Я±-бозона описано в параграфе 5.6. На рис. 16 представлено распределение по Mr(j, E%i0°) для сигнальных и фоно-

вых событий, а также описание таких распределений предложенной параметризацией.

Рис. 16. Распределение событий по переменной Мт(з', Е™1") для совместной выборки сигнальных и фоновых событий.

В результате показано, что для широкого диапазона значений параметров Мн (Мн = 200 - 300 ГэВ) и tg/? - 15 - 50) процесс (35) позволяет извлечь значения этих параметров с хорошей точностью.

В Заключении сформулированы результаты диссертации, представленные к защите.

В Приложении П.1 приведены формулы, описывающие процессы рождения И/±-бозонов в сопровождении нескольких (0,1,2,3) струй, а также процедура вычисления сечений подпроцессов дд —> 6д и дд ЬдЯЯ.

В Приложении П.2 приводится краткое оппсанпе развитого генератора событий ТорКеХ [31], который используется для численного моделирования процессов рождения топ-парков с последующими распадами на различные конечные состояния, а также некоторых других реакций, исследованных в представленной диссертации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. "Рождение D- и J/ip - мезонов в адронных столкновениях".

ЯФ, 28, 1315 (1978).

[2] Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. "Рождение очарованных частиц в адронных взаимодействиях". Труды II Международного семинара по проблемам физики высоких энергий и теории поля - Протвино, с. 226-250, (1979).

[3] Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. "Адронное рождение мезонов, содержащих тяжелые кварки". ЯФ, 32, 236 (1980), IHEP Preprint 79-112, Serpukhov, 1979.

[4] Герштейн С.С., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. "Инклюзивные спектры очарованных частиц в процессах фоторождения".

ЯФ, 34, 227 (1981), Препринт ИФВЭ 80-162, Серпухов, 1980.

[5] Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. , Толстенков А.Н. "Инклюзивное фоторождение очарованных адронов в модели доминантности векторных мезонов".

ЯФ, 35, 1240 (1982), IHEP Preprint 81-110, Serpukhov, 1981.

[6] Батунин A.B., Слабоспицкий С.Р.

"Хс-чармониий - инструмент для исследования поляризации глюо-нов". ЯФ, 44, 1551 (1986), Phys.Lett, B18S, 269 (1987), IHEP Preprint 86-80, Serpukhov, 1986.

[7] Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К., Слабоспицкий O.P. "К вопросу об адронном рождении очарованных частиц". ЯФ, 33, 832 (1981), Preprint IHEP 80-76, Serpukhov, 1980.

[8] Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. , Суслов М.В. "Рождение очарования в -пр взаимодействиях в партонной модели". ЯФ, 38, 727 (1983), Препринт ИФВЭ 82-126, Серпухов, 1982.

[9] Андрищин A.M., Ардашев E.H., Бабинцев В.В., Боголюб-ский М.Я., Бумажное В.А., Вишняков И.А., Волков A.A., Га-ляев H.A., Закамский Л.Л., Запольский В.Н., Кирюнин А.Е., Котова А.И., Ломакин О.В., Маляев В.Х., Минаенко A.A., Моисеев A.M., Митрофанов Г.Я., Наавгуст Г.Н., Никитин Я.П., Паршин E.H., Плескач A.B., Плескач В.В., Селиванов Г.И., Слабоспицкий С.Р., Уханов М.Н., Филиппов B.C., Хмельников В.А., Чекулаев C.B., Якубов Ю.Р., Буклей А.Е., Волков В.Ю., Ги-лев В.И., Ермолов П.Ф., Козлов В.В., Крамаренко В.А., Ларичев А.Н., Лефлат А.К., Руковичкин В.П., Шкуренков A.B., Ярба Ю.В., Басиладзе С.Г., Суворов В.В., Щукин Ю.Д., Эло-ев О.З., Батюня Б.В., Богуславский И.В., Граменицкий И.М., Григорьев А.И., Зернин Ю.Д., Мальцев Э.И., Морозов Б.А., Пугачевич В.П., Толмачев В.Т., Хренов Ю.В., Шафранов М.Д. "Исследование образования частиц с открытым очарованием в ад-ронных взаимодействиях при энергиях Серпуховского ускорителя (проект эксперимента)". Препринт ИФВЭ 84-03, Серпухов, 1984.

[10] Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р.

"Ядерные эффекты в адронном рождении очарованных частиц". Препринт ИФВЭ 84-76, Серпухов, 1984.

[11] Киселев В.В., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. "Образование очарованных адронов в S пучке". Препринт ИФВЭ 86-45, Серпухов, 1986.

[12] Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. "Тяжелые кварки при высоких энергиях".

Материалы рабочего совещания по программе экспериментальных исследований на УНК. - Протвино, 14-19 сентября 19S7. Серпухов, 19SS.

[13] Баталов А.А., Кистенев Э.П., Лиходед А.К., Мохов Н.В., Слабо-спицкий С.Р., Холоденко А.Г., Шувалов Р.С.

"Измерение сечения характеристик образования тяжелых кварков в эксперименте с инструментированным пучковым поглотителем (вершинный калориметр) на УНК". Препринт ИФВЭ 91-191, Протвино, 1991.

[14] Kiselev V.V., Likhoded А.К., Petrov V.A., Slabospitsky S.R. "Top quark production at UNK energies. General characteristics". IHEP Preprint 89-218, Serpukhov, 1989.

[15] Лиходед A.K., Слабоспицкий C.P.

"Рождение ¿-кварков при энергиях коллайдера УНК. Анализ фоновых процессов".

ЯФ, 52, 1106 (1990), Препринт ИФВЭ 90-46, Протвино, 1990.

[16] Abramov V.V., Ajinenko I.V., Antipov Yu.M., Balbekov V.I., Bezzubov V.A., Baldin B.Yu., Buzulutskov A.F., Denisov D.S., Dyshkant A.S., Evdokimov V.N., Eroshin O.V., Efimov A.O., Fenyuk A.B., Gerdyukov L.N., Gershtein S.S., Glebov V.Yu., Gorin Yu.P., Gurshev A.N., Gurov G.G., Kartasheva V.G., Konoplyannikov A.K., Korneev Yu.P., Krinitsyn A.N., Kryshkin V.I., Likhoded A.K., Mandrichenko I.V., Myznikov K.P., Nosochkov Yu.M., Petrovykh L.P., Petrukhin A.I., Podstavkov V.M., Rybin A.M., Slabospitsky S.R., Stoyanova D.A., Sulyaev R.M., Tchikilev O.G., Turchanovich L.K., Volkov A.A., Akhobadze K., Chikovani L., Gabuniya L., Gogiberidze G., Khuskivadze Т., Ivanova A.V., Xoramashvili E., Kharchilava A., Mailian E.S., Mandzhavidze I., Mikhailov V.A., Pirtskhalava R., Rapava В., Roinishvili N., Roinishvili V., Shtaerman A.Yu., Sokolov V.N., Garuchava E., Kartvelishvili V., Kvatadze R., Makharadze Т., Metreveli Z., Toivtoivadze E., Tomaradze A., Shoshiashvili Sh., Gushin E.M., Lebedev A.N.,

Somov S.V., Timofeev M.K., Tipografshchik G.I. "Study of multimuon events in 0.4 x 3.0 TeV proton-proton collisions with multimuon spectrometer - MMS. (Proposal of experiment on UNK collider)". IHEP Preprint 90-93, Protvino, 1990.

[17] Likhoded A.K., Petrov V.A., Slabospitsky S.R.

"The possibilities of the ¿-quarks search at the future UNK collider". Труды XIII Международного семинара no проблемам физики высоких энергий и теории поля. - Протвино, с. 262, 1990.

[18] Слабоспицкий С.Р., Шевлягин М.В.

"Поиск i-кварков в многоструйных событиях при энергиях УНК-коллай дера".

ЯФ, 53, 1082 (1991), IHEP Preprint 90-155, Protvino, 1990.

[19] Джикия Г.В. и Слабоспицкий С.Р. "Одиночное рождение ¿-кварков на адронном коллайдере УНК". ЯФ, 55, 2491 (1992); Phys. Lett., В295, 136 (1992).

[20] Слабоспицкий С.Р.

"Рождение одиночных топ кварков на адронных коллайдереах".

Труды XIV Международного семинара по проблемам физики высоких энергий и теории поля. - Протвино, с. 364, 1991.

[21] Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р.

"Эффект лидирования в адронном рождении очарованных мезонов в партонной модели". ЯФ, 60, 1097 (1997).

[22] Mangano, M.L., Slabospitsky S.R.

"The Contribution of Bc Mesons to the Search for В t+i/t Decays

at LEP." Phys.Lett., B410, 299 (1997),

Preprint CERN-TH-97-150, CERN. [arXiv:hep-ph/9707248].

[23] Likhoded A.K., Slabospitsky S.R. "On Mechanism of charmed c-quarks fragmentation in hadronic collisions".

IHEP Preprint 97-66, Protvino, 1997. [arXiv:hep-ph/9710476].

[24] Qbraztsov V.F., Slabospitsky S.R., Yushchenko O.P. "Search for Anomalous Top-Quark Interaction at LEP-2 Collider". Phys.Lett., B426, 393 (199S).

[25] Gouz Yu.P., Slabospitsky S.R.

"Double top production at hadronic collisions".

Phys.Lett., B457, 177 (1999). [arXiv:hep-ph/9811330].

[26] Лиходед A.K., Слабоспицкий C.P.

"О механизгле адронизации очарованных кварков в адронных столкновениях". ЯФ, 02, 742 (1999).

[27] Likhoded А.К., Slabospitsky S.R.

"Charmed hadrons production in high-energy beam". arXiv:hep-ph /0002202.

[28] Лиходед A.K., Слабоспицкий C.P.

"Асимметрия в рождении очарованных частиц в S~ пучке". ЯФ, 65, 132 (2002). [arXiv:hep-ph/0008230].

[29] Denegri D., Drollinger V., Kinnunen R., Lassila-Perini K., Lehti S., Moortgat F., Nikitenko A., Slabospitsky S., Stepanov N. "Summary of the CMS discovery potential for the MSSM SUSY Higgses". CMS NOTE-2001/032 (2001), arXiv:hep-ph/0112045.

[30] Abdullin S., Banerjee S., Bellucci L., Chariot C., Denegri D., Dittman M., Drollinger V., Dubinin M.N., Dzelalija M., Green D., Iashvili I., Ilyin V.A., Kinnunen R., Kunori S., Lassila-Perini K., Lehti S., Mazumdar K., Moortgat F., Muller Th., Nikitenko A., Puljak I., Salmi P., Seez C., Slabospitsky S., Stepanov N., Vidal R., Wu W., Yildiz H.D. Zeyrek M.,

"Summary of the CMS Potential for the Higgs Boson Discovery". Eur.Phys.J., C39S2, 41 (2005).

[31] Slabospitsky S.R. and Sonnenschein L. "TopReX generator (version 3.25): Short manual".

Comput. Phys. Commun., 148, 87 (2002). [arXiv:hep-ph/0201292].

[32] Gianotti F., M.L. Mangano M.L, Virdee Т., Abdullin S., Azuelos G., Ball A., Barberis D., Belyaev A., Bloch P., Bosman M., Casagrande L., Cavalli D., Cittolin S., Dasu S., De Roeck A., . Ellis N., Farthouat P., Fournier D., Hansen J.B., Hinchliffe I., Hohlfeld M., Huhtinen M., Jakobs K., Joram C., Mazzucato F., Mikenberg G., Miagkov A., Moretti M., Moretti S., Niinikoski Т., Nikitenko A., Nisati A., Paige F., Palestini S., Papadopoulos C.G., Piccinini F., Pittau R., Polesello G., Richter-Was E., Sharp P., Slabospitsky S.R., Smith W.H., Stapnes S., Tonelli G., Tsesmelis E., Usubov Z., Vacavant L., van der Bij J., Watson A., Wielers M., "Physics potential and experimental challenges of the LHC luminosity upgrade". arXiv:hep-ph/0204087.

[33] Мурашев Д.А., Слабоспицкий С.P., Фурса M.B. "Вклад заряженного бозона Хиггса в рождение Йьпары кварков в адронных столкновениях" ЯФ, 67, 368 (2004). [arXiv:hep-ph/0008198].

[34] Слабоспицкий С.Р. "Рождение заряженного бозона Хиггса на кол-лайдере LHC при аннигиляции легких кварков". ЯФ, 67, 346 (2004). [arXiv: hep-ph/0203094].

Рукопись поступила 14 июня 2005 г.

С.Р. Слабоспицкий.

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

Оригинал-макет подготовлен с помощью системы IMjTpC. Редактор Н.В.Ежела.

Подписано к печати 17.06.2005. Формат 60 х 84/8.

Офсетная печать. Печ.л. 2,3. Уч.-изд.л. 1,95. Тираж 100. Заказ 63. Индекс 3649.

ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий 142284, Протвино Московской обл.

РНБ Русский фонд

2007-4 9603

15

; чЛТЗ

. Ц'Д

^•г;«? i

АВТОРЕФЕРАТ 2005-23, ИФВЭ, 2005

ВВЕДЕНИЕ

1 ОБРАЗОВАНИЕ M(Qq) и M(QQ) МЕЗОНОВ В АДРОННЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ

1.1 Партонная модель

1.2 Модель "слияния кварков".

1.3 Модель "жесткого" обесцвечивания (дуальный подход)

1.4 Описание образования (QQ)-Me3onoe.

1.5 Рооюдение связанных Pqq-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 Q-кварков в столкновениях адронов

2.3 Модель фрагментации кварков в адроны.

2.4 Фотороо/сдение D(cq)-Me30H0e

2.5 Модель рекомбинации

2.6 Распределения партонов в п± if К^-мезонах и барионе. Многочастичные функции распределения партонов

2.7 Предсказания модели для рооюдения очарованных адронов в 7Г , и Е пучках

2.8 Выводы.

3 РОЖДЕНИЕ ТОП-КВАРКОВ В ПРОТОН-ПРОТОННЫХ СТОЛКНОВЕНИЯХ

3.1 Введение

3.2 Электрослабое взаимодействие t-кварков.

3.3 Характеристики образования t-кварков в адронных столкновениях

3.4 Рождение tt кварков при энергиях УНК коллайдера.

3.5 Поиск t-кварков в многоструйных событиях при энергиях УНК коллайдера

3.6 Электрослабое рождение t-кварков 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-2.

4.5 Ограничения на 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 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 Обсуэюдение результатов исследования FCNC-распадов

4.9 Выводы. 5 РОЖДЕНИЕ ЗАРЯЖЕННОГО БОЗОНА ХИГГСА

5.1 Введение

5.2 Вклад Н^-бозона Хиггса в рождение tb пары кварков в адронных столкновениях

5.3 Поиск заряо/сенного 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 заряоюепного бозона Хиггса

5.7 Выводы.

Современная физика высоких энергий прекрасно описывается двумя фундаментальными взаимодействиями - Квантовой Хромодинамикой (КХД) и электрослабой 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 CP-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/ф, Хс, Т, Хь, 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 непертурбативные эффекты КХД, описывающие адронизацию кварков.

Кроме того, детальное понимание процессов рождения тяжелых кварков весьма важно с точки зрения поиска эффектов "новой физики "вне рамок Стандартной Модели. Различные возможные проявления "новой физики"(новые типы взаимодействий и новые частицы) часто приводят к предсказанию существования дополнительных реакций с тяжелыми кварками в конечном состоянии.

Таким образом, развитие подхода, позволяющим единым образом описывать процесс рождения и адронизации тяжелых кварков, является актуальнейшей задачей для физики высоких энергий.

Целью диссертационной работы является развитие единого подхода к описанию процессов образования тяжелых кварков при высоких энергиях в рамках теории возмущений и проведение вычислений и моделирования процессов образования тяжелых кварков в различных взаимодействиях.

Автор защищает:

• Предложений и развитый единый феноменологический подход к описанию процессов образования адронов с тяжелыми кварками, основанный на гипотезе о механизме "жесткого"обесцвечивания кварков.

• Теоретическую модель, позволяющую удовлетворительным образом описывать процессы образования (сс) или (bb) мезонов (J/ф, ф', Хс> .), основанную на рассмотрении диаграм теории возмущений КХД в низших порядках по константе связи as.

• Феноменологическую модель адронизации тяжелых кварков с учетом рекомбинации (взаимодействия в конечном состоянии) тяжелых кварков с кварками из начальных адронов.

• Объяснение (в рамках механизма рекомбинации) эффекта лидирования в рождении DnD мезонов, а также Лс и Лс барионов в тг^р и рр столкновениях.

• Предсказания и получившие впоследствии подтверждение в эксперименте ассиметрии в инклюзивном образовании очарованных M(cq) и M(cq) мезонов и A(cqq) и Л(cqq) адронов в процессах К^р и Е~р столкновений.

• Детальные исследования реакций образования тяжелых ^-кварков в рр соударениях при энергиях УНК коллайдера (y/s = 2.2 ТэВ).

• Впервые продемонстрированную возможность выделения сигнала от £-квар-ков в чисто адронной моде распада ti пары (т.е. ti —> bW+bW~ —> 6jet).

• Детальное исследование процесса рождения одиночных ^-кварков за счет электрослабых процессов в рр-столкновениях и возможность измерения элемента матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава, \Vtb\

• Предложение изучения аномальных взаимодействий ^-кварков при энергиях е+е~ коллайдера LEP-2 за счет аномальных взаимодействий с нейтральными токами с нарушением аромата.

• Впервые полученое ограничение на константы связи FCNC-взаимодейст-вий топ кварка с глюонами из анализа сечения образования tt кварков на рр-кол лай дере Тэватрон.

• Впервые предложеный механизм парного рождения пары топ-кварков (или пары антитоп кварков) на адронных коллайдерах, который позволил получить ограничения на аномальные константы связи FCNC-взаимодействий топ кварка с глюонами.

• Детальное моделирование с учетом возможностей детектора CMS процессов рождения tt кварков с последующими аномальными распадами за счет FCNC-взаимодействий, t—^ryq,t—^Zq,t—^gq.

• Детальное исследование роли заряженного бозона Хиггса в процесс электрослабого рождения Й-пары кварков на ускорителе LHC.

• Изучение образования Н^-бозона в процессе s-канальной аннигиляции легких кварков, которое позволило получить оценку области параметров (М# tg/З), доступной для исследования на будущем ускорителе LHC.

• Генератор событий TopReX, предназначенный для детального моделирования процессов с тяжелыми кварками, W- и Z-бозонами.

Научная новизна и практическая ценность определяется тем, что в ней предложено объяснение различных процессов образования адронов с тяжелыми кварками, которые играют важную роль в понимании динамики реакций при высоких энергиях. Именно таким исследованиям и посвящена представленная диссертация, результаты которой позволяют интерпретировать и предсказывать различные процессы с рождением адронов с тяжелыми кварками на существующих и планируемых ускорителях У-70, ЦЕРН (SPS, LEP и LHC), ФНАЛ, ДЕЗИ, СЛАК.

Предложена теоретическая модель, позволяющая описывать процессы образования (сс) или (bb) мезонов ,Хс Предложен и развит механизм адронизации тяжелых кварков с учетом рекомбинации вновь рожденных тяжелых кварков с кварками из начальных адронов. В рамках механизма рекомбинации получено объяснение эффекта лидирования в рождении D и D мезонов, а также Лс и Лс барионов в 7г±р и рр столкновениях. Была предсказана и впоследствии получила подтверждение в эксперименте подтверждение асимметрия в инклюзивном рождении очарованных M(cq) и M(cq) мезонов и Л(cqq) и Л(cqq) адронов в процессах К±р и Т,~р столкновений.

В рамках разработки программы физических исследований на Ускорительно-Накопительном Комплексе (УНК коллайдер) были проведены детальные исследования реакций образования тяжелых i-кварков в рр столкновениях при y/s — 2.2 ТэВ и с учетом условий экспериментальной установки. Впервые была детально изучена возможность и показана реальность выделения сигнала от i-кварков в чисто адронной моде распада tt пары (т.е. tt —> bW+bW~ —> 6jet). Было проведено вычисление сечения рождения одиночных t-кварков за счет электрослабых процессов в протон-протонных столкновениях. Показано, что этот процесс является уникальной возможностью измерения элемента |Т4ь| матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава.

Впервые была исследована возможность изучения процессов одиночного рождения t-кварков при энергиях е+е~ коллайдера LEP-2 за счет аномальных взаимодействий с нейтральными токами с нарушением аромата. Показано, что такой процесс одиночного рождения топ-кварков на е+е~-коллайдере LEP-2 позволяет получить ограничения на аномальные константы связи FCNC-взаимодействий топ кварка с Z-бозоном более лучшие, чем аналогичные ограничения, полученные на рр-коллайдере Тэватрон.

В рамках разработки программы физических исследованой на Большом Адрон-ном Коллайдере в ЦЕРН было предложено исследовать различные процессы с тяжелыми топ-кварками, проходящие за счет аномальных взаимодействий t-кварков. Был развит механизм парного рождения пары топ-кварков (или пары антитоп кварков) на адронных коллайдерах за счет аномальных FCNC-взаимодействий. Было проведены детальное моделирование с учетом возможностей детектора CMS процессов рождения it кварков с последующими аномальными распадами за счет FCNC-взаимодействий, t —» 7 g, t —> Z q, t —> g q.

Впервые детально проанализированы различные процессы рождения заряженного бозона Хиггса при аннигиляции легких кварков. Получена оценка области параметров (М# tg /3), возможной для исследования на будущем ускорителе LHC.

Разработан генератор событий TopReX, позволяющий проводить вычисление полных и дифференциальных сечений процессов с тяжелыми кварками, W- и .Z-бозонами.

Структура диссертации Диссертация состоит из Введения, пяти Глав, Заключения и трех Приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые и независимо от других авторов предложен механизм, позволяющий описывать процессы образования (сс) или (bb) мезонов (J/ф, ф', Хс, Т,.), основанный на рассмотрении диаграм теории возмущений КХД в низших порядках по константе связи as.

2. Впервые и независимо от других авторов предложен и развит механизм адронизации тяжелых кварков с учетом рекомбинации (взаимодействия в конечном состоянии) вновь рожденных тяжелых кварков с кварками из начальных адронов.

3. В рамках механизма рекомбинации получено объяснение эффекта лидирования в рождении D и D мезонов, а также Ас и Ас барионов в -л^р и рр столкновениях. Вычисленные распределения находятся в хорошем согласии с результатами экспериментов.

4. Была предсказана и впоследствии получила экспериментальное подтверждение асимметрия в инклюзивном образовании очарованных D(cq) и D(cq) мезонов и A(cqq) и A(cqq) барионов в процессах К±р и Е~р столкновений.

5. Проведены детальные исследования реакций образования тяжелых t-квар-ков в рр столкновениях при энергиях УНК коллайдера (\fs = 2.2 ТэВ). Были вычислены полные сечения образования пары tt в рр-столкновених и инклюзивные дифференциальные распределения t-кварков и продуктов их распада. Исследована (с учетом условий экспериментальной установки) возможность выделения сигнала от t-кварков на фоне образования W±-бозонов в сопровождении адронных струй.

6. Впервые детально изучена возможность и показана реальность выделения сигнала от t-кварков в чисто адронной моде распада ti пары (т.е. ti —> bW+bW~ -»• 6jet).

7. Впервые и независимо от других авторов было проведено вычисление сечения рождения одиночных /-кварков за счет электрослабых процессов в протон-протонных столкновениях. Показано, что этот процесс является уникальной возможностью измерения элемента матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава, |Vt6|.

8. Впервые рассмотрена возможность изучения аномальных взаимодействий t-кварков при энергиях е+е- коллайдера LEP-2 за счет аномальных взаимодействий с нейтральными токами с нарушением аромата (FCNC-взаимодействия). Показано, что исследование процесса одиночного рождения топ-кварков на е+е-коллайдере LEP-2 позволяет улучшить ограничения на параметры аномальных взаимодействий топ кварка с Z-бозоном по сравнению с результатми рр-коллайдера Тэватрон.

9. Впервые получено ограничение на константы связи FCNC-взаимодействий топ-кварка с глюонами из анализа сечения образования tt-кварков на рр-коллайдере Тэватрон.

10. Впервые предложен и исследован новый механизм парного рождения пары топ-кварков (или пары антитоп-кварков) на адронных коллайдерах за счет аномальных взаимодействий.

11. Впервые и независимо от других авторов проведено детальное моделирование (с учетом возможностей детектора CMS на LHC) процессов рождения ti кварков с последующими редкими распадами топ-кварков за счет аномальных взаимодействий: t—yjq,t—yZq,t—ygq. Показано, что на ускорителе LHC возможно получить существенно лучшие ограничения на параметры аномальных взаимодействий топ-кварков с фотоном, Z-бозоном и глюоном по сравнению с коллайдером Тэватрон или будущем е+е--коллай-дером.

12. Впервые и независимо от других авторов детально проанализирован вклад от заряженного бозона Хиггса (i?*) в процесс электрослабого рождения tb-пары кварков на адронных коллайдерах. Проведено моделирование сигнальных и фоновых процессов с учетом реальных возможностей детектора CMS на LHC.

13. Впервые и независимо от других авторов исследовано рождение Н±-бозона с последующим распадом на т*^ в процессе s-канальной аннигиляции легких кварков при больших значениях параметра tg/? (= 20-г50) и относительно легких заряженных бозонов Хиггса (Мд = 200-^400 ГэВ). Получена оценка области параметров (Мн и tg/?), возможной для исследования на будущем ускорителе LHC.

14. Создан генератор событий TopReX, позволяющий проводить вычисление полных и дифференциальных сечений процессов с тяжелыми кварками, W- и Z-бозонами.

Благодарности

В заключение автор выражает свою искреннюю и глубокую признательность научному консультанту член-корреспонденту РАН В.Ф. Образцову, академику РАН С.С. Герштейну и профессору А.К. Лиходеду за многолетнее сотрудничество, которое позволило автору хорошо разобраться в исследованных вопросах физики высоких энергий и в соавторстве с которыми были получены основные результаты диссертации.

Автор выражает искреннюю благодарность своим соавторам и коллегам С.К. Абдуллину, С.И. Алехину, Ю.М. Антипову, А.В. Батунину, Э.Э. Боосу, В.И. Бородулину, Ю.П. Гузу, Д. Денегри, Г.В. Джикия, В.В. Ежеле, Л. Зоннен-шайну, В.А. Ильину, В.В. Кабаченко, В.Г. Картвелишвили, В.В. Киселеву, Е.А. Козловскому, В.И. Литвину, М.Л. Мангано, Р. Мехдиеву, Д.А. Мурашеву,

A.Г. Мягкову, А.Н. Никитенко, В.А. Петрову, А.В. Разумову, Р.Н. Рогалеву,

B.Н. Ройнишвили, А.Ю. Смирнову, Н.В. Степанову, Ю.Г. Строганову, С.Ф. Султанову, М.В. Суслову, А.В. Ткабладзе, А.Н. Толстенкову, М.В. Фурсе, М.В. Шевля-гину и О.П. Ющенко за плодтворное и результативное сотрудничество, а также за многочисленные обсуждения.

Заключение

1. Фейнман Р., "Взаимодействие фотонов с адронами", Москва, "Мир", 1975.

2. Drell S.D., Levy D.J., Yan Т-М., Phys. Rev. 187, 2159 (1969); Phys. Rev. Dl, 1035 (1970); Phys. Rev. Dl, 1617 (1970);

3. Drell S.D., Yan T-M., Ann. of Phys. 66, 578 (1971).

4. Chekelian V., Cooper-Sarkar A.M., and Thorne R., The Structure Function Working Group Summary: DIS2002, Summary of WGl:Structure Function Group at Deep Inelastic Scattering 2002 (DIS2002), Krakow, Poland, 2002, arXiv:hep-ph/0208042.

5. Грибов B.H., Липатов Л.Н., ЯФ 15, 781 (1972); ЯФ 15, 1218 (1972); Липатов Л.Н., ЯФ 20, 94 (1975);

6. Altarelli G and Parisi G., Nucl. Phys. B126, 298 (1977).

7. Plothow-Besch H., "PDFLIB: A Library of all available parton density functions of the nucleon, the pion and the photon and the corresponding alpha-s calculations", Comput. Phys. Commun. 75, 396 (1993);

8. Plothow-Besch H., "PDFLIB User's Manual", CERN Computer Library entry W5061, CERN,Geneva 2000.

9. Kuti J. and Weisskopf V.F., Phys. Rev. D4, 3418 (1971).

10. Matveev V.A., Muradyan R.M., and Tavkhelidze A.N., Nuovo Cim. Lett. 7, 719 (1973);

11. Brodsky S.L. and Farrar G. Phys. Rev. Lett. 31, 31 (1973).

12. Коллинз П., "Введение в Реджевскую Теорию и Физику Высоких Энергий", Москва: "Атомиздат", 1980 (перевод: Collins P.D.B., "An Introduction to Regge Theory and High Energy Physics", Cambridge: Cambridge University Press, 1977.

13. Gunion J.F, Phys. Rev. Dll, 1796 (1975);

14. Green M.B, Jacob M., and Landshoff P.V., II Nuovo Cim. 29, 123 (1975); Лиходед А.К., Петров B.A. и Толстенков A.H., Препринт ИФВЭ ОТФ 76-2, Серпухов, 1976.

15. Hagiwara К. et al. Particle Data Group Collaboration], "Review Of Particle Physics", Phys. Rev. D66, 010001 (2002).

16. Логунов A.A., Мествиришвили M.A., Петров В.А., Препринт ИФВЭ ОТФ 74-44, Серпухов, 1974;

17. Goldberger Н., Nucl. Phys. В144, 149 (1972).

18. Князев В.В., Лиходед А.К., Петров В.А., и Толстенков А.Н., Препринт ИФВЭ ОТФ 77-106, Серпухов, 1977.

19. Chliapnikov P.V., Kartvelishvili V.G., Kniazev V.V., Likhoded A.K., Nucl. Phys. Ы48, 400 (1979).

20. Einhorn M.B. and Ellis S.D., Pys. Rev. D12, 2007 (1975).

21. Зайцев A.M., Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К., Пронько Г.П., Письма в ЖЭТФ, 23, 664 (1976)

22. Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К. и Слабоспицкий С.Р., "Адронное рождение частиц со "скрытым"очарованием", Препринт ИФВЭ ОТФ 77-50, Серпухов, 1977.

23. Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К. и Слабоспицкий С.Р., "Рождение D- и J/ф мезонов в адронных столкновениях", ЯФ 28, 1315 (1978).

24. Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К. и Слабоспицкий С.Р., "Рождение очарованных частиц в адронных взаимодействиях", Труды II Международного семинара по проблемам физики высоких энергий и теории поля, Протвино, с. 226-250, (1979).

25. Einhorn М.В., Ellis S.D., and Quigg С., Pys. Rev. Lett. 36, 1263 (1976).

26. Carlson C.E. and Suaya R., Phys. Rev. D18, 760 (1978).

27. Fritzsch H., Phys. Lett. B67, 217 (1977).

28. Jones L.H. and Wyld H.L., Phys. Rev. D17, 1782 (1978).

29. Gliick M., Owens J.F., and Reya E., Phys. Rev. D17, 2324 (1978).

30. Babcock J., Sivers D., and Wolfram S., Phys. Rev. D18, 162 (1978).

31. Gliick M. and Reya E., Phys. Lett. B79, 453 (1978); Leveille J.P., Weiller Т., Nucl. Phys. , B147, 147 (1979);

32. Barger V., Keung W.Y., and Phillips R.J.N., Z. Phys. C6, 169 (1980).

33. Barger V., Keung W.Y., and Phillips R.J.N., Phys. Lett. B91, 253 (1980).28 2930 31 [3233 34 [35 [36374142 43 [44

34. Baier R. and Riickl R., Z. Phys. C19, 251 (1983).

35. Schuler G.A., CERN-TH-7170-94, CERN, Geneva, 1994 arXiv:hep-ph/9403387.

36. Antipov Yu.M. et al, Pys. Lett. 60B, 309 (1976).

37. Corden M.J. et al., Phys. Lett. B68, 96 (1977).

38. Cobb J.N. et al, Pys. Lett. 72B, 497 (1979); Kourkomelis C. et al., Pys. Lett. 81B, 405 (1979).

39. Kirk T.B.W et al., Pys. Rev. Lett. 42, 619 (1979).

40. Siskind E.J. et al., Phys. Rev. D21, 628 (1980).

41. Branson J.G. et al., Phys. Rev. Lett. 38, 1331 (1977).

42. Вайнштейн А.И. и др., УФЕ 123, 217 (1977), Novikov V.A. et al., Phys. Rep. 41C, 1 (1978).

43. Берестецкий В.В., Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П., "Квантовая электродинамика", М., "Наука", 1980.

44. Ициксон К., Зюбер Ж.В., "Квантовая теория поля", Т. I, II: Пер. с англ. М., "мир", 1984.

45. Окунь Л.Б. Лептоны и кварки , М., "Наука", 1990.

46. Бейтман Г. Эрдейи А., "Высшие трансцентентные функции", Москва, "Наука", 1965.

47. Батунин А.В., Слабоспицкий C.R,

48. Хс-чармониий инструмент для исследования поляризации глюонов", ЯФ 44, 1551 (1986), Phys.Lett. В188, 269 (1987), Preprint IHEP OTF 86-80, Serpukhov, 1986.

49. Bourelly C., Leader E., and Soffer J., Phys. Rep. 59, 96 (1980). Ioffe B.L., Phys. Rev. Lett. 39, 1589 (1977).

50. Giele W. et al., "The QCD/SM working group: Summary report", Contributed to Workshop on Physics at TeV Colliders, Les Houches, France, 21 May 1 Jun 2001. arXiv:hep-ph/0204316.

51. Beneke M. et al., "Top quark physics", arXiv:hep-ph/0003033, in "Standard model physics (and more) at the LHC", G. Altarelli and M. L. Mangano eds., Geneva, Switzerland: CERN (2000j 529 p.

52. Mangano M., Nason P., and Ridolfi G., Nucl. Phys. B405, 507 (1993).

53. Drell S.D., Levy D.J., Yan T.M., Phys. Rev. D7, 1617 (1972); Грибов B.H., Липатов Л.Н., ЯФ 15, 781 (1972); ЯФ 15, 1218 (1972).

54. Петров В.А., ТМФ 23, 280 (1977).

55. V.G. Kartvelishvili, А.К. Likhoded and V.A. Petrov, Phys. Lett. B78, 615 (1978).

56. Peterson C., Schlatter D., Schmitt I., and Zerwas, P., Phys. Rev. D27, 105 (1983).

57. Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р., "Адронное рождение мезонов, содержащих тяжелые кварки", ЯФ 32, 236 (1980).

58. Alexander G. et al. OPAL Collaboration], Phys. Lett. B364, 93 (1995); Buskulic D. et al. [ALEPH Collaboration], Phys. Lett. B357, 699 (1995);

59. Abe K. et al. SLD Collaboration., Phys. Rev. D65, 092006 (2002) [Erratum-ibid. D66, 079905 (2002)] [arXiv:hep-ex/0202031];

60. Abbiendi G. et al. OPAL Collaboration., Phys. Lett. B577, 18 (2003) [arXiv: hep-ex/0308051].

61. Герштейн С.С., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. , "Инклюзивные спектры очарованных частиц в процессах фоторождения", ЯФ 34, 227 (1981), Препринт ИФВЭ ОТФ 80-162, Серпухов, 1980.

62. Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р. , Толстенков А.Н.,

63. Инклюзивное фоторождение очарованных адронов в модели доминантности векторных мезонов",

64. ЯФ 35, 1240 (1982), Preprint IHEP OTF 81-110, Serpukhov, 1981.

65. Сакураи Дж., "Токи и мезоны", М., "Атомиздат", 1977.

66. Avery P. et al., Phys. Rev. Lett. 44, 1309 (1980).

67. Das K.P. and Hwa R.C., Phys. Lett. 68B, 459 (1977) Erratum-ibid. 73B, 504 (1978)].

68. Картвелишвили В.Г., Лиходед А.К. и Слабоспицкий С.Р., "К вопросу об адронном рождении очарованных частиц", ЯФ 33, 832 (1981).

69. Roberts R.G., R.C. Hwa and S. Matsuda, J. Phys. G5, 1043 (1979); Chang V. and Hwa R.C., Phys. Lett. B85, 285 (1979);

70. Kartvelishvili V.G., Likhoded A.K., Tolstenkov A.N., Preprint IHEP 79-166, Serpukhov, 1979;

71. Takagi F., Phys. Rev. D19, 2612 (1979);

72. Chiu C.B., Kaul R., Takasugi E., and Tata X., Phys. Rev. D20, 211 (1979); Takasugi E. and Tata X., Phys. Rev. D21. 1838 (1980); Phys. Rev. D23, 2573 (1981); Phys. Rev. D26, 120 (1982);

73. Van Hove L., CERN-TH-2628 Presented at 18th Int. Universitatswochen fur Kernphysik, Schladming, Austria, Feb 28 Mar 10, 1979; Ranft J., Acta Phys. Polon. BIO, 911 (1979);

74. Buschbeck В., Dibon H., Gerhold H.R., and Kittel W., Z. Phys. C3, 97 (1979);

75. Buschbeck В., Dibon H., and Gerhold H.R., Z. Phys. C7, 73 (1980);

76. Migneron R. and Robinson J.L., FERMILAB-PUB-80-72-THY, 1980;

77. Amiri F. and Williams P.K., Phys. Rev. D24, 2409 (1981);

78. Fukuda H., Ishihara Y., and Iso C., Prog. Theor. Phys. 65, 961 (1981);

79. Markytan M. et al, Z. Phys. C9, 87 (1981);

80. Shimizu Т., Lett. Nuovo Cim. 30, 43 (1981);

81. Gerhold H.R., Nuovo Cim. A71, 72 (1982);

82. Su Y.S. and Yen E., Prog. Theor. Phys. 67, 866 (1982);

83. Ftacnik J., Lichard P., and Pisut J., Czech. J. Phys. B33, 889 (1983);

84. Anisovich V.V., Kobrinsky M.N., and Nyiri J., LENINGRAD-84-980, 1984;

85. Бадалян Р.Г. и Гулканян Г.Р., ЯФ 41, 1611 (1985);

86. Амаглобели Н.С. и др., ЯФ 44, 1533 (1986);

87. Ochiai Т., Prog. Theor. Phys. 75, 1184 (1986);

88. Бадалян Р.Г., Гулканян Г.Р. и Корчагин С.А., ЯФ 45, 798 (1987);

89. Бадалян Н.Н., Бадалян Р.Г. и Гулканян Г.Р., ЯФ 46, 1759 (1987);

90. Амаглобели Н.С. и др., ЯФ 49, 1434 (1989);

91. Balestra F. et al, Phys. Scripta 42, 22 (1990);

92. Kumano S., Phys. Rev. C48, 2016 (1993) arXiv:hep-ph/9303306.;

93. Nakajima N., Suzuki K., Toki H., and Kubo K.I., arXiv:hep-ph/9906451;

94. Hwa R.C. and Yang C.B., Phys. Rev. C66, 025205 (2002) arXiv:hepph/0204289.

95. Мальцев Э.И., Морозов Б.А., Пугачевич В.П., Толмачев В.Т., Хренов Ю.В., Шафранов М.Д.,

96. Исследование образования частиц с открытым очарованием в адронных взаимодействиях при энергиях Серпуховского ускорителя (проект эксперимента)",

97. Препринт ИФВЭ ОЭИПК 84-03, Серпухов, 1984.

98. Баталов А.А., Кистенев Э.П., Лиходед А.К., Мохов Н.В., Слабоспицкий С.Р., Холоденко А.Г., Шувалов Р.С.,

99. Измерение сечения характеристик образования тяжелых кварков в эксперименте с инструментированным пучковым поглотителем (вершинный калориметр) на УНК", Препринт ИФВЭ ОНФ 91-191, Протвино, 1991.6266 6768 69 [70

100. Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р., Суслов М.В., "Рождение очарования в тгр взаимодействиях в партонной модели", ЯФ 38, 727 (1983) 727, Препринт ИФВЭ ОТФ 82-126, Серпухов, 1982.

101. Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р.,

102. Ядерные эффекты в адронном рождении очарованных частиц", Препринт ИФВЭ ОТФ 84-76, Серпухов, 1984.

103. Киселев В.В., Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р., "Образование очарованных адронов в £ пучке", Препринт ИФВЭ ОТФ 86-45, Серпухов, 1986.

104. Лиходед А.К., Слабоспицкий С.Р., "Тяжелые кварки при высоких энергиях",

105. Материалы рабочего совеи1,ания по программе экспериментальных исследований на УНК, Протвино, 14-19 сентября 1987. Серпухов, 1988.

106. Chliapnikov P.V., Knyazev V.V., Likhoded A.K., Uvarov V.A. and De Wolf E.A., Preprint IFVE-80-122;

107. Knyazev V.V., Likhoded A.K., Petrov V.A. and Tolstenkov A.N., Preprint IFVE-77-106;

108. Chliapnikov P.V., Kartvelishvili V.G., Knyazev V.V., Likhoded A.K., Nucl. Phys. B148, 400 (1979).

109. Alves, G.A. et al. E769 Collaboration], Phys. Rev. Lett. 77, 2392 (1996).

110. Adamovich, M. et al. WA82 Collaboration], Phys. Lett. B305, 402 (1993); Alves, G.A. et al., [E769 Collaboration], Phys. Rev. Lett. 72, 812 (1994); Aitala, E.M. et al, [E791 Collaboration], Phys. Lett. B371, 157 (1996).

111. Adamovich, M. et al. Beatrice Collaboration], Nucl. Phys. B495, 3 (1997).

112. Adamovich M.I. et al. WA89 Collaboration], Eur. Phys. J. C8, 593 (1999) [arXiv:hep-ex/9803021].

113. Piskunova O.I., Nucl. Phys. (Proc. Suppl.) B50, 179 (1996); ЯФ 60, 513 (1997).

114. Garcia F.G. et al. SELEX Collaboration], Phys. Lett. B528, 49 (2002) [arXiv:hep-ex/0109017].

115. Kaya M. et al. SELEX Collaboration], Phys. Lett. B558, 34 (2003) [arXiv:hep-ex/0302039],

116. Tashiro Т., Nakariki S., Noda H., and Kinoshita K., Eur. Phys. J. C24, 573 (2002).

117. Bigi I.I. et al., Phys. Lett. B181, 157 (1986).

118. Материалы "Совещание no Экспериментальной Программе на УНК", ("Workshop On The Experimental Program At UNK"), 14-19 Сентября 1987, Протвино, СССР.

119. Kiselev V.V., Likhoded A.K., Petrov V.A. and Slabospitsky S.R., "The t Quark Production At The UNK Collider Energies: General Characteristics," Preprint IFVE-89-218, Protvino, 1989.

120. Лиходед А.К. и Слабоспицкий С.P., Рождение t-кварков при энергиях УНК коллайдера. Анализ фоновых процессов", ЯФ 52, 1106 (1990).

121. Слабоспицкий С.Р. и Шевлягин М.В., "Поиск t-кварков в многоструйных событиях при энергиях коллайдера УНК", ЯФ 53, 1082 (1991).

122. Lihoded А.К., Petrov V.A., Slabospitsky S.R.,

123. The possibilities of the t-quarks search at the future UNK collider",

124. Труды XIII Международного семинара no проблемам физики высокихэнергий и теории поля, Протвино, с. 262, 1990.

125. Abe F. et al. CDF Collaboration], Phys. Rev. Lett. 73, 225 (1994) [arXiv:hep-ex/9405005]; Phys. Rev. D50, 2966 (1994).

126. Abe F. et al. CDF Collaboration], Phys. Rev. Lett. 74, 2626 (1995) [arXiv:hep-ex/9503002];

127. Abachi S. et al. DO Collaboration., Phys. Rev. Lett. 74, 2632 (1995) [arXiv:hep-ex/9503003],

128. Abe F. et al. CDF Collaboration], Phys. Rev. D51, 4623 (1995) [arXiv:hep-ex/9412009]; Phys. Rev. Lett. 75, 3997 (1995) [arXiv:hep-ex/9506006]; Phys. Rev. D52, 2605 (1995); Phys. Rev. D59, 092001 (1999).

129. Jezabek M. and Kiihn J.H., Nucl. Phys. B320, 20 (1989);

130. Jezabek M., "Top quark physics," Nucl. Phys. Proc. Suppl. 37B, 197 (1994) arXiv:hep-ph/9406411.,

131. Rosner J.L, Phys. Rev. D39, 3297 (1989);

132. Baer H., Barger V., and Phillips R.J.N., Phys. Rev. D39, 3310 (1989).

133. Benlloch J.M., Sumorok K. and Giele W.T., Nucl. Phys. B425, 3 (1994); Benlloch J.M., Wainer N. and Giele W.T., Phys. Rev. D48, 5226 (1993); Berends F.A., Tausk J.B. and Giele W.T., Phys. Rev. D47, 2746 (1993).

134. Stepanov N. and Drollinger V., Preprint IEKP-KA/2000-20, 2000; CMS NOTE 2000/059, 2000.

135. Duke D.W. and Owens J.F., Phys. Rev. D30, 49 (1984).

136. Stirling W.J., Kleiss R., and Ellis S.D., Phys. Lett. 163B, 261 (1985); Gunion J.F., Kunszt Z., and Soldate M., Phys. Lett. 163B, 389 (1985).

137. Ellis R.K. and Sexton J.C., Nucl. Phys. B282, 642 (1987).

138. Mueller A.H., Nason P. Phys. Lett. 157B, 226 (1985).

139. Combridge B.L., Maxwell C.J., Nucl. Phys. 239B, 429 (1984);

140. Halzen F., Hoyer P., Phys. Lett. 130B, 326 (1983). Nucl. Phys. 316B, 321 (1989).

141. Parke S.J., Taylor T.R, Phys. Rev. Lett. 56, 2359 (1986).

142. Maxwell C.J., Phys. Lett. 192B, 190 (1987); Nucl. Phys. 316B, 321 (1989).

143. Berends F.A. et al, Phys. Lett. 103B, 124 (1981).

144. Berends F.A., Giele W.T., Nucl. Phys. 306B, 759 (1988).

145. Kunzst Z., Stirling W.J., Phys. Lett. 171B, 307 (1986).

146. Козловский E.A., Змушко B.B., ЯФ 54, 167 (1991); ЯФ 54, 777 (1991).

147. Dicus D.A. and Willenbrock S.S.D., Phys. Rev. D34, 155 (1986); Lindfors J., Z. Phys. C33, 385 (1987);

148. Dawson S. and Willenbrock S.S.D., Nucl. Phys. B284, 449 (1987);

149. Yuan C.-P., Phys. Rev. D41, 42 (1990);

150. Cortese S. and Petronzio R., Phys. Lett. B253, 494 (1991).

151. Джикия Г.В. и Слабоспицкий С.P., "Одиночное рождение i-кварков на адронном коллайдере УНК", ЯФ, 55, 2491 (1992); Phys. Lett. В295, 136 (1992).107. Слабоспицкий С.Р.,

152. Рождение одиночных топ кварков на адронных коллайдереах",

153. Труды XIV Международного семинара по проблемам физики высоких энергий и теории поля, Протвино, с. 364, 1991.

154. Anselmo F. and van Eijk В., Phys. Rev. D45, 2312 (1992); Ellis R.K. and Parke S., Phys. Rev. D46, 3785 (1992);

155. Bordes G. and van Eijk В., Z. Phys. C57, 81 (1993); Nucl. Phys. B435, 23 (1995);

156. Carlson D.O. and Yuan C.-P., Phys. Lett. B306, 386 (1993);

157. Stelzer T. and Willenbrock S.S.D., Phys. Lett. B357, 125 (1995);

158. Pittau R., Phys. Lett. B386, 397 (1996) arXiv:hep-ph/9603265.;

159. Smith M. and Willenbrock S.S.D., Phys. Rev. F54, 6696 (1995) arXiv:hepph/9604223.;

160. Heinson A.P., Belyaev A.S. and Boos E.E., Phys. Rev. D56, 3114 (1997) arXiv:hep-ph /9612424.;

161. Stelzer Т., Sullivan Z., and S. Willenbrock S.S.D, Phys. Rev. D56, 5919 (1997) arXiv:hep-ph/9705398.; Phys. Rev. D58, 094021 (1998) [arXiv:hep-ph/9807340];

162. Tait T. and C.-P. Yuan C.-P., arXiv:hep-ph/9710372.;

163. Mahlon G. and Parke S., Phys. Rev. D55, 7249 (1997) arXiv:hep-ph/9611367.; Mrenna S. and Yuan C.-P., Phys. Lett. B416, 200 (1998) [arXiv:hep-ph/9703224];

164. Belyaev A.S., Boos E.E., and Dudko L.V., Phys. Rev. D59, 075001 (1999) arXiv:hep-ph/9806332.;

165. Boos E.E., and Dudko L.V. and Savrin V.I., CMS NOTE-2000/065 (2002); Boos E.E. and Sherstnev A.V., Phys. lett. B534, 97 (2002) arXiv:hep-ph/0201271.

166. Abbott B. et al. DO Collaboration], Phys. Rev. D63, 031101 (2001) [arXiv:hep-ex/0008024];

167. Abazov V.M. et al. DO Collaboration., Phys. Lett. B517, 282 (2001) [arXiv:hep-ex/0106059].

168. The ATLAS Collaboration, ATLAS Technical Proposal, CERN/LHCC/94-43, 1994.

169. The CMS Collaboration, CMS Technical Proposal, CERN/LHCC/94-38, 1994.

170. Richter-Was E., Froidevaux D. and Poggioli L., "ATLFAST 2.0 a fast simulation package for ATLAS", ATL-PHYS-98-131 (1998).

171. Abdullin S., Khanov A., Stepanov N., CMS JET, CMS TN/94-180 (1994).

172. Grzadkowski В., Gunion J.F., and Krawczyk P., Phys. Lett., B268, 106 (1991); Eilam G., Hewett J.L, and Soni A., Phys. Rev. D44, 1473 (1991);1.ke M. and Savage M.J., Phys. Lett. B307, 387 (1993);

173. Couture G., Hamzaoui C., and K0nig H., Phys. Rev. D52, 1713 (1995).

174. Peccei R.D. and Zhang X., Nucl. Phys. B337, 269 (1990).

175. Parke S., FERMILAB-Pub-94/322-Т, 1994.

176. Han Т., Peccei R.D., and Zhang X., Nucl. Phys. B454, 527 (1995).

177. Arbuzov B.A. Phys. Lett B353, 532 (1995).

178. Obraztsov V.F., Slabospitsky S.R., and Yushchenko O.P., "Search for anomalous top-quark interaction at LEP-2 collider", Phys. Lett. B426, 393 (1998) arXiv:hep-ph /9712394].

179. Abe F. et al. CDF Collaboration], Phys. Rev. Lett. 80, 2525 (1998).

180. Heister A. et al. ALEPH Collaboration], Phys. Lett. B543, 173 (2002) [arXiv:hep-ex/0206070];

181. Barate R. et al. ALEPH Collaboration., Preprint CERN-EP-2000-102, 2000.

182. Abreu P. et al. DELPHI Collaboration], Phys. Lett. B446, 62 (1999) [arXiv:hep-ex /9903072];

183. Abdallah J. et al. DELPHI Collaboration., Preprint CERN-EP/2003-066, 2004 [arXiv:hep-ex/0404014].

184. Achard P. et al. L3 Collaboration], Phys. Lett. B549, 290 (2002) [arXiv:hep-ex/0210041],

185. Abbiendi G. et al. OPAL Collaboration], Phys. Lett. B521, 181 (2001) [arXiv:hep-ex/0110009].

186. Wolf G., arXiv:hep-ex/0105055;

187. Alan A.T. and Senol A., Europhys. Lett. 57, 669 (2002) arXiv:hep-ph/0202119.; Dannheim H. [HI Collaboration], arXiv:hep-ex/0212004.

188. Abe F. et al. CDF Collaboration], Phys. Rev. Lett. 80, 2773 (1998) [arXiv:hep-ex/9710008]; Phys. Rev. Lett. 80, 2779 (1998) [arXiv:hep-ex/9802017],

189. Abachi S. et al. DO Collaboration], Phys. Rev. Lett. 79,1203 (1997) [arXiv:hep-ex/9704015].

190. Atwood D., Reina L., and Soni A., Phys. Rev. D53, 1199 (1996); Арбузов Б.А. и Осипов М.Ю., ЯФ 62, 528 (1999) arXiv:hep-ph/9802392]; Bar-Shalom S. and Wudka J., Phys. Rev. D60, 094016 (1999) [arXiv:hep-ph/9905407];

191. Han T. and Hewett J.L., Phys. Rev. D60, 074015 (1999) arXiv:hep-ph/9811237.;

192. Aguilar-Saavedra J.A. and Riemann Т., arXiv:hep-ph/0102197; Aguilar-Saavedra J.A., Phys. Lett. B502, 115 (2001) arXiv:hep-ph/0012305.;

193. Barate R. et al. ALEPH Collaboration], Phys. Lett. B484, 205 (2000) [arXiv:hep-ex/0005043];

194. Abreu P. et al. DELPHI Collaboration., Phys. Lett. B479, 89 (2000); Acciarri M. et al. [L3 Collaboration], Phys. Lett. B496, 19 (2000) [arXiv:hep-ex/0008026];

195. Abbiendi G. et al. OPAL Collaboration., Phys. Lett. B493, 249 (2000) [arXiv:hep-ex/0009019].

196. Gouz Yu.P. and Slabospitsky S.R., "Double Top Production at Hadronic Colliders", Phys. Lett. B457, 177 (1999) arXiv:hep-ph/9811330].

197. Klima B. D0 Collaboration], FERMILAB-Conf-98-137-E, 1998; Velev G.V. [CDF Collaboration], FERMILAB-Conf-98-192-E, 1998.

198. Laenen E., Smith J., and van Neerven W.L., Phys. Lett. B321, 254 (1994); Berger E.L. and Contopanagos H., Phys. Lett. B361, 115 (1995), Phys. Rev. D54, 3085 (1996);

199. Catani S., Mangano M.L., Nason P., and Trentadue L., Phys. Lett. B378, 329 (1996) 329.

200. F. del Aguila, J.A. Aguilar-Saavedra and R. Miquel, Phys. Rev. Lett. 82, 1628 (1999) arXiv:hep-ph/9808400].

201. Physics potential and experimental challenges of the LHC luminosity upgrade", Eur. Phys. J. C39 (2005) 293 arXiv:hep-ph/0204087.,

202. Bityukov S.I. and Krasnikov N.V., Mod. Phys. Lett. A13, 3235 (1998) arXiv:hep-ph/9908402]; Nucl. Instrum. Meth. A452, 518 (2000).

203. Li C.S, Oakes R.J., and Yang J.M., Phys. Rev. D49, 293 (1994); Yang J.M. and Li C.S, Phys. Rev. D49, 3412 (1994);

204. Couture G., Hamzaoui C., and K0nig H., Phys. Rev. D52, 1713 (1995); Couture G., Frank M., and K0nig H., Phys. Rev. D56, 4213 (1997); de Divitiis G.M., Petronzio R., and Silvestrini L., Nucl. Phys. B504, 45 (1997).

205. Hosch M., Whisnant K., and Young B.-L., Phys. Rev. D56, 5725 (1997).

206. Tait T. and Yuan C.-P., MSUHEP-71015, ANL-HEP-PR-97-85, arXiv.hep-ph/9710372, 1997.

207. Arbuzov B.A. and Osipov M.Yu., arXiv:hep-ph/9802392, 1998.

208. H.P. Nilles, Phys. Rept. 110, 1 (1984);

209. H.E. Haber and G.L. Kane, Phys. Rept. 117, 75 (1985);

210. J.F. Gunion, H.E. Haber, G.L. Kane, and S. Dawson in The Higgs Hunters' Guide (Addison-Wesley, reading, MA, 1990).

211. Barate R. et al. ALEPH Collaboration], Phys. Lett. B487, 253 (2000) [arXiv:hep-ex/0008005];

212. P. Abreu P. et al. DELPHI Collaboration., Phys. Lett. B460, 484 (1999); Acciarri M. et al. [L3 Collaboration], Phys. Lett. B466, 71 (1999) [arXiv:hep-ex/9909044];

213. Ackerstaff K. et al. OPAL Collaboration., Phys. Lett. B426, 180 (1998) [arXiv:hep-ex/9802004];

214. Holzner A.G., Searches for charged Higgs bosons at LEP, XXXVI Rencontres de Moriond, Electroweak Interactions and Unified Theories, Les Arcs, France, March 2001, arXiv:hep-ex/0105045.

215. Abe F. et al. CDF Collaboration], Phys. Rev. Lett. 79, 357 (1997) [arXiv:hep-ex/9704003];

216. Affolder T. et al. CDF Collaboration., Phys. Rev. D62, 012004 (2000) [arXiv:hep-ex/9912013];

217. Abbott B. et al. DO Collaboration., Phys. Rev. Lett. 82, 4975 (1999) [arXiv:hep-ex/9902028];

218. Abazov V.M. et al. DO Collaboration., Phys. Rev. Lett. 88, 151803 (2002) [arXiv:hep-ex/0102039].

219. Ajinenko I.V. et al., ЯФ 66, 107 (2003) arXiv:hep-ph/0202061].

220. Mangano M.L. and Slabospitsky S.R., "The Contribution of Bc Mesons to the Search for Б+ -»• r+vT Decays at LEP", Phys. Lett. B410, 299 (1997) arXiv:hep-ph/9707248].

221. A. Djouadi et al., arXiv:hep-ph/0002258.

222. Kinnunen R., Tuominiemi J., and Denegri D., Technical Note, CMS TN/94-233 (1994).

223. Bawa A.C., Kim C.S., and Martin A.D., Z. Phys. C47, 75 (1990); Barger V., Phillips R.J.N., and Roy D.P, Phys. Lett. B324, 236 (1994); Moretti S. and Odagiri K., Phys. Rev. D55, 5627(1997);

224. Gunion J.F., Phys. Lett. B322, 125 (1994);

225. Borzumati F., Kneur J.-L., and Polonsky В., Phys. Rev. D60, 115011 (1999); Miller D.J., Moretti S., Roy D.P., and Stirling W.J., Phys. Rev. D61, 055011 (2000) arXiv:hep-ph/9906230.;

226. Belyaev A., Garcia D., Guasch J., and Sola J., arXiv:hep-ph/0203031.

227. Cortese S. and Petronzio R., Phys. Lett. B253, 494 (1991);

228. Stelzer T. and Willenbrock S., Phys. Lett. B357, 125 (1995) arXiv:hep-ph/9505433.

229. Heinson A.P., Belyaev A.S., and Boos E.E., Phys. Rev. D56, 3114 (1997) arXiv:hep-ph/9612424];

230. Belyaev A.S., Boos E.E., and Dudko L.V., Phys. Rev. D59, 075001 (1999) arXiv:hep-ph/9806332.

231. Lai H.L. et al. CTEQ Collaboration], Eur. Phys. J. С12, 375 (2000) [arXiv:hep-ph /9903282].

232. Sjostrand T. and Bengtsson M., Comput. Phys. Commun. 43, 367 (1987); Sjostrand Т., PYTHIA 5.7, Comput. Phys. Commun. 82, 74 (1994).

233. Sjostrand Т., Eden P., Friberg C., Lonnblad L., Miu G., Mrenna S., and Nor-rbin E., Comput. Phys. Commun. 135, 238 (2001) arXiv:hep-ph/0010017].

234. Assamagan K.A., ATLAS Internal Note ATL-PHYS-99-013 (1999), ATL-PHYS-99-025 (1999), ATL-PHYS-2000-031 (2000);

235. Assamagan K.A., Coadou Y., and Deandrea A., arXiv:hep-ph/0203121.

236. Kinnunen R., CMS Internal Note CMS NOTE 2000/045 (2000).

237. Denegri D., Drollinger V., Kinnunen R., Lassila-Perini K., Lehti S., Moortgat F., Nikitenko A., Slabospitsky S., Stepanov N., "Summary of the CMS Discovery Potential for the MSSM SUSY Higgses", CMS-NOTE-2001-032 (2001), arXiv.hep-ph/0112045.

238. Roy D.P., Phys. Lett. B459, 607 (1999) arXiv:hep-ph/9905542];

239. Drees M., Guchait M., and Roy D.P., Phys. Lett. B471, 39 (1999) arXiv:hep-ph/9909266.;

240. Roy D.P., arXiv:hep-ph/0102091.

241. He H.-J. and Yuan C.-P., Phys. Rev. Lett. 83, 28 (1999) arXiv:hep-ph/9810367];

242. Tait T.M., arXiv:hep-ph/9907462;

243. Tait T.M. and Yuan C.-P., Phys. Rev. D63, 014018 (2001) arXiv:hep-ph/0007298.,

244. Мурашев Д.А., Слабоспицкий С.P., Фурса M.B., "Вклад заряженного бозона Хиггса в рождение £б-пары кварков в адронных столкновениях", ЯФ 67, 368 (2004) arXiv:hep-ph/0008198].

245. Слабоспицкий С.Р., "Рождение заряженного бозона Хиггса на коллайдере LHC при аннигиляции легких кварков", ЯФ 67, 346 (2004) arXiv:hep-ph/0203094].

246. Summary of the CMS Potential for the Higgs Boson Discovery", Eur. Phys. J. C39S2 (2005) 41.

247. Diaz-Cruz J.L., He H.-J. and Yuan C.-P., Phys. Lett. B530, 179 (2002) arXiv :hep-ph/0103178].

248. Slabospitsky S.R. and Sonnenschein L., "TopReX generator (version 3.25): Short manual", Comput. Phys. Commun. 148, 87 (2002) arXiv:hep-ph/0201292],

249. Balazs C., He H.-J. and Yuan C.-P., Phys. Rev. D60,114001 (1999) arXiv:hep-ph/9812263].

250. Boos E.E., Dudko L.V., and Savrin V.I., CMS Internal Note CMS NOTE 2000/065 (2000).

251. Hollik W., Illana J.I., Rigolin S., Schappacher C., and Stockinger D., Nucl. Phys. B551, 3 (1999) arXiv:hep-ph/9812298].

252. Pukhov A., Boos E., Dubinin M., Edneral V., Ilyin V., Kovalenko D., Kryukov A., Savrin V., Shichanin S., Semenov A., Preprint INP-MSU-98-41-542, 1999; arXiv:hep-ph/9908288].

253. Ishikawa T. et al., KEK Report 92019, 1993.

254. Berends F.A., Kuijf H., Tausk B. and Giele W.T., Nucl. Phys. B357, 32 (1991); Giele W.T., Clover E., Kosover D., Nucl. Phys. B403, 633 (1993).

255. Mangano M.L., Moretti M., Piccinini F., Pittau R. and Polosa A.D., Preprint CERN-TH-2002-129 (2002), Prepinrt FTN-T-2002-06 (2002), arXiv:hep-ph/0206293].

256. Kunszt Z., Nucl. Phys. B247, 339 (1984); Mangano M.L., Nucl. Phys. B405, 536 (1993).

257. Jadach S. and Was Z., Acta Phys. Polon. B15, 1151 (1984); Richardson P., JEEP 0111, 029 (2001) arXiv:hep-ph/0110108].