Эффекты новой физики в моделях с расширенной цветовой симметрией тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

На правах рукописи

005054754 -

МАРТЫНОВ МИХАИЛ ВИКТОРОВИЧ

Эффекты новой физики в моделях с расширенной цветовой симметрией

Специальность 01.04.02 - теоретическая физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 5 НОЯ 2012

Ярославль - 2012

005054754

Работа выполнена на кафедре Теоретической физики Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова.

Научный руководитель: Смирнов Александр Дмитриевич,

доктор физико-математических наук, профессор, Ярославский государственный университет.

Официальные оппоненты: Волобуев Игорь Павлович,

доктор физико-математических наук, в.н.с., ОТФВЭ НИИЯФ МГУ, г. Москва; Фаустов Рудольф Николаевич, доктор физико-математических наук, профессор, ВЦ РАН, г. Москва.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учрежде-

ние науки «Институт ядерных исследований Российской академии наук».

/ 3 ^

Защита состоится 2012 г. в —_ часов на заседании диссер-

тационного совета Д 501.002.10 при Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория СФА.

С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотеки МГУ имени М.В.Ломоносова (Ломоносовский проспект д.27).

Автореферат разослан <_»_2012 г.

Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 501.002.10, доктор физико-математических наук, профессор

Поляков П. А.

Общая характеристика работы

Целъ диссертационной работы. Настоящая диссертация посвящена теоретическому исследованию возможных эффектов четырехцветовой симметрии кварков и лептонов и эффектов киральной цветовой симметрии кварков при высоких и умеренных (достижимых на Тэватроне и LHC) энергиях. Исследуются возможные вклады новых скалярных и калибровочных частиц, предсказываемых указанными симметриями, в наблюдаемые величины и возможности проявления таких частиц на Тэватроне и LHC.

В основе диссертации лежат результаты работ, выполненных автором в 2007-2012 гг. в Ярославском государственном университете.

Исследования выполнялись в рамках реализации проектов П-2496 и П-795 Федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России".

Актуальность работы. Стандартная модель (СМ) электрослабого и сильного взаимодействий, основанная на калибровочной группе

Gsm = SUe(3) х SUL(2) х U{ 1), (1)

до настоящего времени показывает хорошее согласие с экспериментом и имеет высокую предсказательную способность. Вместе с тем имеется ряд соображений, указывающих на то, что Стандартная модель, по-видимому, не является окончательной фундаментальной теорией, а лишь низкоэнергетическим пределом некоторой более фундаментальной теории, и поиски возможных расширений СМ составляют одно из направлений исследований современной физики элементарных частиц.

Среди возможных расширений СМ рассматривались модели Великого объединения (GUT), суперсимметричные модели, лево-право-симметричные SUl(2) х SUr(2) х f/(l) -модели, модели с двумя хиггсовскими дублетами, модели Техницвета (Technicolor), Little-Higgs-модели и др. Среди таких моделей наибольший интерес представляют модели, предсказывающие эффекты новой физики, доступные их непосредственной экспериментальной проверке при энергиях действующих ускорителей и ускорителей ближайшего будущего.

Особо интересными представляются модели, основанные на некоторых естественных расширениях симметрии СМ (1) (упомянутые выше суперсимметрия, правая SUr(2)-сим-метрия и др.), экспериментальные следствия которых могут быть проверены на действующих и будущих коллайдерах. Среди таких расширений отметим два расширения СМ,

основанных на двух возможных расширениях группы 5УС(3) цветовой симметрии кварков.

Первое расширение СМ основано на идее Пати-Салама [1] о возможной четырехцве-товой симметрии между кварками и лептонами, рассматривающей лептоны как кварки четвертого цвета. Эта симметрия расширяет группу 3(/с(3) до группы четырехцветовой симметрии С?с(4) кварков и лептонов, которая в простейшем случае имеет векторный характер Биу( 4)

Сс(4) = 5^(4) - Э(/с(3) (2)

и спонтанно нарушается до группы ¿"(/с(3) на некотором энергетическом масштабе Мс.

При своем минимальном объединении с симметрией СМ на основе калибровочной группы

Смо!^ = 5М4) х 5^(2) х ил( 1) (3)

с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов (минимальная кварк-лептон-симметричная модель - МКЛС-модель [2, 3]), четырехцветовая симметрия предсказывает в калибровочном секторе векторные лептокварки Уа и дополнительный нейтральный Л'-бозон, а в скалярном сехторе - новые 5'%(2)-дублеты скалярных частиц -цветовые триплеты скалярных лептокварков ЯЙ', цветовые октеты группы ££4(3), так называемые скалярные глюоны и дополнительный бесцветный скалярный дублет Ф'а (а = 1,2 и а = 1,...,3, г = 1,....8 - 5С/Л(2) и ££/<;(3) индексы соответственно) [2-4].

Второе возможное расширение Стандартной модели основано на идее изначально ки-ральиого характера цветовой симметрии кварков, т.е. на группе киральной цветовой симметрии кварков

(7С = 5^(3)х5С/к(3) - 5С/с(3), (4)

которая является точной при высоких энергиях и нарушена до обычной 5С/с(3) при низких энергиях. Кирально-цветовые модели [5-7] в простейшем случае Зь ~ Зя в дополнение к обычному безмассовому глюону Сц предсказывают существование нового октетного по цвету калибровочного бозона, аксиглюона С^ с массой тпСл, аксиально-векторным образом взаимодействующего с кварками с константой связи, равпой константе сильного взаимодействия д3, и имеющего ширину ГсА и 0.1шС/1 [8]. В общем случае при дь ф 9п симметрия (4) предсказывает существование дополнительного калибровочного С-бозона с векторной и аксиально-векторной константами взаимодействия с кварками.

Таким образом, оба этих расширения обобщают обычную трехцветовую кварковую симметрию векторного типа (квантовая хромодинамика) и предсказывают новые частицы в калибровочном секторе (калибровочные лептокварки и 2'-бозон(ы) при четырехцвето-вом расширении и G'-бозон (в частном случае, аксиглюон) в случае кирального расширения) а также новые частицы в скалярном секторе, являющиеся дублетами электрослабой группы SUi(2) и специфическим образом (преимущественно с третьим поколением) взаимодействующие с кварками и лептонами. Как показывает анализ, некоторые из этих частиц могут быть легкими, с массами порядка и ниже 1 ТэВ, и приводить к новым эффектам, доступным для наблюдения на LHC. Исследование свойств этих частиц в связи с продолжающимся анализом результатов экспериментов, выполненных на Тэватроне, и проводимыми и предстоящими экспериментами на LHC представляет интерес. Имеющиеся отклонения в асимметрии вперед-назад Лгв в процессе рождения it-пар, измеренной на Тэватроне группами CDF и DO, от предсказаний СМ дополнительно стимулируют исследования в данной области.

Научная новизна и практическая ценность работы. В работе вычислено и проанализировано полное сечение рождения скалярных глюонов F в рр-столкновениях на LHC в зависимости от их массы и впервые обсуждены необходимые для их поиска доминирующие распады этих частиц в МКЛС-модели. Показано, что при массах скалярных глюонов mF ;$ 990 ГэВ возможно наблюдение этих частиц на LHC.

Впервые получены в древесном приближении и проанализированы вклады предсказываемых четырехцветовой кварк-лептонной симметрией дополнительного Z'-бозона и дублетов скалярных глюонов F в сечение сги- и асимметрию вперед-назад yl't'n процесса парного рождения ^кварков на Тэватроне.

Рассмотрена калибровочная модель с киральной цветовой симметрией кварков как одно из возможных расширений Стандартной Модели при gL / gR. Найдены взаимодействия предсказываемого этой симметрией G'-бозона с кварками, впервые дано краткое описание скалярного сектора модели и отмечено наличие в нем безмассового (в древесном приближении) электрически нейтрального £С/£,(2)-синглетного бесцветного скалярного поля. Из данных Тэватрона по сгц и /4"в впервые получены и исследованы ограничения на массу G'-бозона в зависимости от вс и в плоскости та, - 0а найдена область значений, одновременно совместная с этими данными в пределах 1сг. Показано, что в этом случае G'-бозон может давать вклад в А['п порядка 10% и тем самым уменьшать существующее различие

между экспериментальным и теоретическим (в СМ) значениями асимметрии вперед-назад ЛрВ процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне.

Впервые рассмотрено возможное проявление С-бозона в процессе парного рождения бГ-кварков на ЬНС в виде увеличения сечения этого процесса и появления резонансного пика в распределении сечения по инвариантной массе М-пары. Исследовано возможное превышение числа сигнальных событий над фоном и указана область значений масс С-бозона (в зависимости от 9<з), доступная для наблюдения С-бозона по этому превышению.

На защиту выносятся следующие основные результаты и положения:

1. Вычислено и проанализировано полное сечение рождения скалярных глюонов Р в рр-столкновениях на ЬНС в зависимости от их массы и обсуждены необходимые для их поиска доминирующие распады этих частиц в МКЛС-модели. Показано, в частности, что сечение рождения скалярных глюонов с массами тр < 1300 ГэВ является достаточным для эффективного (1> 100 — 1000 при Ь = 10 — 100 фбн-1) рождения этих частиц на ЬНС, а число сигнальных НЬЬ событий от распадов скалярного глюона Р\ при гпр, < 990ГэВ и Ь = Юфбн-1 может на > 3а превышать фон СМ.

2. Получены в древесном приближении и проанализированы вклады предсказываемых четырехцветовой кварк-лептонной симметрией дополнительного 2'-бозона и дублетов скалярных глюонов Р в сечение ст« и асимметрию вперед-назад Л"в процесса парного рождения £ ¿-кварков на Тэватроне.

Показано, что вклады 2'-бозона и дублетов скалярных глюонов Р оказываются малыми (не превышающими текущих экспериментальных ошибок по этим величинам) и недостаточными для объяснения имеющегося расхождении между теоретическим (в СМ) и экспериментальным значениями асимметрии Л"в.

3. Рассмотрена калибровочная модель с киральной цветовой симметрией кварков как одно из возможных расширений Стандартной Модели при (ц ф да. Найдены взаимодействия предсказываемого этой симметрией С-бозона с кварками, дано краткое описание скалярного сектора модели и отмечено наличие в нем безмассового (в древесном приближении) электрически нейтрального 5С/^(2)-синглетного бесцветного скалярного поля.

4. Вычислены сечение и асимметрия вперед-назад процесса парного рождения ¿20-кварков в партонных подпроцессах ^^-аннигиляции до-слияния с учетом вкладов

G'-бозона, предсказываемого киральной цветовой симметрией кварков.

5. Вычислены сечение сги- и асимметрия вперед-назад Л"в процесса парного рождения if-кварков на Тэватроне с учетом вкладов G'-бозона, предсказываемого киральной цветовой симметрией кварков, п исследована зависимость этих величин от от двух свободных параметров модели, массы G'-бозона тс' и угла смешивания @а-

6. Из данных Тэватрона по <rtt и получены и исследованы ограничения на массу G'-бозона в зависимости от во и в плоскости тс — во найдена область значений (ши > 1.03 ТэВ, 10° < 0G < 20°), одновременно совместная с этими данными в пределах 1<т. Показано, что в этом случае G'-бозон может давать вклад в Лрд порядка 10% и тем самым уменьшать существующее различие между экспериментальным и теоретическим (в СМ) значениями асимметрии вперед-назад Л"в процесса парного рождения it-кварков на Тэватроне.

7. Рассмотрено возможное проявление G'-бозона в процессе парного рождения it-кварков на LHC при \/S = 7 ТэВ, 14 ТэВ в виде увеличения сечения этого процесса и появления резонансного пика в распределении сечения по инвариантной массе fi-пары. Исследовано возможное превышение числа сигнальных событий над фоном и указана область значений масс G'-бозона (в зависимости от доступная для наблюдения G'-бозона по этому превышению. В частности, показано, что при \/~S = 14 ТэВ для углов вс = 45", 30°, 20°, 15° G'-бозон с массами

та, < 6.5ТэВ, 7.0ТэВ, 7.9ТэВ, 9.8ТэВ

может проявляться на LHC в {¿^событиях при интегральной светимости L = Юфбн-1 на уровне значимости > 3а.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных форумах: Научной сессии-конференции Секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» (ИТЭФ, Москва, 2007, 2009 и 2011 гг.), Гельмгольцевской международной школе «HEAVY QUARK PHYSICS» (ЛТФ ОИЯИ, Дубна, 2008 г.), Научной сессии-конференции Секции ядерной физики ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» (ГНЦ ИФВЭ, Протвино, 2008 г.), XVI Международном семинаре по физике высоких энергий QUARKS-2010 (Коломна, 2010 г.),

Второй международной конференции «Математическая физика и ее приложения» (Самара, 2010 г.), а также на регулярных научно-практических конференциях и научных семинарах в Ярославском государственном университете.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ: 3 статьи в журнале Modern Physics Letters А, 2 статьи в журнале Ядерная физика, одна статья в Вестнике Сам. гос. техн. ун-та. (входящем в список ВАК), 3 статьи в трудах международных конференций.

Личный вклад автора. Все полученные результаты, включенные в диссертацию, получены лично автором или при его определяющем участии.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии из 175 наименований. Она содержит 16 рисунков. Общий объем диссертации составляет 108 страниц.

Содержание работы

Введение содержит краткую характеристику темы исследования, формулировку целей работы и описание структуры диссертации.

Первая глава. Рождение дублетов цветных скалярных частиц минимальной модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов на LHC. Первая глава посвящена рождению цветных скалярных частиц в адронных столкновениях. Вычисляется сечение рождения дублетов скалярных глюонов Fa и скалярных лептокварков SÍ*' в рр-столкновениях на LHC. Обсуждаются возможности наблюдения таких частиц и возможные ограничения на их массы. Глава состоит из введения, трех параграфов и заключения.

Первый параграф носит обзорный характер, в нем на основе работ [2, 3, 9-11] описывается скалярный сектор МКЛС-модели, вводятся необходимые лагранжианы модели, обсуждаются параметры модели, приводятся детали хиггсовского механизма нарушения четырехцветовой симметрии.

Во втором параграфе рассматривается рождение цветных скалярных частиц Ф в пар-тонных подпроцессах слияния глюонов и аннигиляции кварк-антикварковых пар. Для рождения цветных частиц произвольного цветового представления получены дифферен-

циальное и полное сечения рождения пар ФФ* в слиянии глгооков

(1сг,

2тга^ф, <РЛг

■С2(Ф) с2(ф) - ^с2(А)

Ы \ )

и1

тга* (¡фС2(Ф)

63

+ 1п

/3 + 11

/3-1

[с2{А)0(3 - 502) - 12С2(Ф)/3(/?2 - 2) + (бС2(Ф)(/?*-1)-ЗС2(Л)(/32-!)2)],

(6)

где ¡3 = 1 - 4т| /« - скорость рождающихся скалярных частиц в системе их центра масс, •5 - квадрат энергии в системе центра инерции партонов, ¿ф, с1л - размерности представления поля Ф и присоединенного представления, С2(Ф) и С2(А) соответствующие собственные значения оператора Казимира. Выражения (5), (6) воспроизводят соответствующие результаты работы [12]. Для группы 5'£Д(3) (С2(Л) = 3, ¿А = 8) выражение (6) воспроизводит при С2(Ф) = 4/3 и ¿ф = 3 полное сечение рождения скалярных лептокварков .?, найденное в работе (13), при С2(Ф) = 3, <и> = 8 - полное сечение рождения скалярных глюонов в виде

(7)

а при С2(Ф) = 10/3, (1$ =6 дает соответствующее сечение для цветного секстета [14].

Для рождения скалярных частиц Ф в аннигиляции кварк-антикварковой пары соот ветствующие сечения имеют вид

Лт^фф. С(Ф)жа*

"дд—фф" (¡СОЭ в

91

275

'-втЧ/З3,

"-03,

(8)

(9)

здесь С'(Ф) - константа в условии нормировки генераторов для представления Ф: Тг(Т"Ть) ~ С(Ф)5аЬ, в частности, С(Ф) = 3 для скалярных глюонов, С(Ф) = 1/2 для скалярных лептокварков. Для скалярных лептокварков выражения (8) - (9) воспроизводят соответствующие выражения работы [13), а для скалярных глюонов дают сечения, в 6 раз превышающие (при тех же массах) сечения рождения скалярных лептокварков. При С(Ф) = 5/2 сечение (9) совпадает с соответствующим сечением для цветного секстета [14].

В третьем параграфе вычисляются и анализируются сечения рождения скалярных лептокварков и скалярных глюонов в рр-столкновениях при энергии Ы1С.

Полное сечение рождения скалярных лептокварков <?(рр —> 55*) и скалярных глюонов а(рр —> F^?*) при энергии 1>НС как функция масс скалярной частицы показано на рис. 1.

0.001

400

600

1200 шф, ГэВ

1600

2000

Рис. 1. Полные сечения рождения пар скалярных глюонов (1) и скалярных лептокварков (2) на Ы1С, </3 = 14 ТэВ. Штрихпунктирные кривые - ошибки, возникающие от партонпых функций распределения. Горизонтальная штриховая линия показывает Пщь = 0.01 пбн, что соответствует Л^епи = 100(1000) для светимости Ь = 10(100) фбн-1.

Из рис. 1, частности, мы получили, что для скалярных лептокварков и скалярных глюонов с массами

соответствующие сечения принимают значение сг(рр —> 55*) = а(рр —> РР*) = 0.01 пбн, что соответствует числу событий с рождением 55* или РР* пар порядка ./Увуеп,в = 100 (1000) при интегральной светимости Ь = 10фбн~' (ЮОфбн-1).

Для наблюдения рождения скалярных глюонов необходимо знание основных мод распадов этих частиц и соответствующих им ширин. В МКЛС-модели, в отличие от феноменологического подхода, например, работы [12], характерные величины констант связи скалярных глюонов с кварками известны и определяются отношениями масс кварков к вакуумному среднему Стандартной модели и параметрами смешивания. Наибольшие из них входят во взаимодействия скалярных глюонов Р с кварками третьего поколения. Поэтому

= 870™> ГэВ, rn.jp = 1300±[™ ГэВ

(10) (11)

среди всех возможных фермионпых распадов скалярных глюонов F|, Р2 в МКЛС-модели наиболее вероятными являются распады

р! -><6, — й (12)

с рождением кварков третьего поколения [9, 10].

В случае, если расщепление масс Дт в скалярном дублете F достаточно мало (Дш < гп\у), моды (12) доминируют с ширинами Г/.а порядка десяти ГэВ и с близкими к единице относительными вероятностями Вг(Рг —> й>) га Вг(Р2 —> Н) а 1 [9, 10]. Если Дт > т\У, то возможны также и слабые распады

F -> ^И', (13)

ширины которых сравнимы с ширинами распадов (12).

Таким образом, наблюдение скалярных глюонов возможно через происходящие от их доминирующих распадов (12), (13) события

ЫЬЬ, Ш1, \VWttbb, \VWtitl (14)

Отметим, что фон, предсказываемый СМ при энергиях ЬНС, может составлять порядка нескольких пикобарн. Например, для ¡¿Ьб событий из КХД расчетов лидирующего приближения [15] он ожидается порядка сгзм(рр —> ШЛ>) к; 8 пбн.

Мы вычислили и проанализировали интегральную светимость, необходимую для наблюдения FlF1*-пар на 1Л1С через регистрацию ЫЬЬ событий при различных уровнях значимости 5. На рис. 2 показана интегральная светимость, необходимая для наблюдения сигнальных событий ЫЬЬ от распадов ^^'-пар для уровней значимости 5 = 1,2,3,5 в зависимости от массы скалярного глюона Из рисунка 2, в частности, следует, что для интегральной светимости Ь = Юфбн-1 (ЮОфбн-1) при массах скалярного глюона F]

тГ1 < 920 (1070) ГэВ, 990(1140) ГэВ, 1040(1200)ГэВ,

1130 (1310) ГэВ, (15)

превышение числа ЫЬЬ событий над фоном может составлять не менее 5а, 3<т, 2сг, 1<т соответственно. Диапазоны масс (15) могут быть полезны при предварительных оценках возможностей наблюдения рождения ii.Fi*-пар на ЬНС.

Вторая глава. Вклады Z'-бoзoнa и скалярных дублетов МКЛС-модели в сечение и асимметрию вперед-назад Арв рождения й-пар на Тэватроне. Во второй главе исследуются теоретические предсказания для сечения а а и асимметрии вперед-назад -4"в процесса

^=14 ТэВ

800

1000

1200

т /л, ГэВ

Рис. 2. Интегральная светимость Ь, необходимая для наблюдения скалярного глюона ^ на ЬНС в зависимости от его массы тр, для уровней значимости 5 = 1,2,3,5. Горизонтальными линиями обозначены светимости Ь — Юфбн-1 и 100 фбн 1

парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне с учетом вкладов предсказываемых четырех-цветовой кварк-лептонной симметрией дополнительного ^'-бозона и дублетов скалярных глюонов ^ в древесном приближении в сравнении с имеющимися экспериментальными данными с Тэватрона по указанным сечению и асимметрии. Глава состоит из введения, трех параграфов и заключения.

В первом параграфе описываются особенности взаимодействия ¿/-бозона с фермионами и скалярными полями в МКЛС-модели.

Во втором параграфе получено аналитическое выражение для сечения рождения й-пары с учетом вклада нейтральных бозонов.

Вычисляется сечение партонного подпроцесса qq —> и, в этом процессе начальные кварки должны иметь синглетное цветовое состояние, поскольку 2'-бозон бесцветен. Из-за этого амплитуда данного процесса не интерферирует с амплитудой процесса КХД од й в котором у кварков октетное по цвету состояние.

_ у, г, г' г

В работе [16] мы получили дифференциальное сечение процесса од —> !!с учетом масс конечных ¿-кварков в виде

с1а(дд О) _ па^/З

(16)

где сое в = с - угол вылета ¿-кварка, /3 = — АтЦ$ - скорость рождающихся ¿-кварков в системе их центра масс, я - квадрат энергии в системе центра инерции партонов.

Здесь,

= Ац (2 + /32(с2 — 1)) + В^02(с2 + 1) + Л,- = (а?а] + 1>>;)иЭД,

Вч = (а?а» + ь1ь))а\а), (17)

Су = {a■^v] + v?a'¡j)(ativ^ + vtiatj),

Рф) =

р.Ш = _1:_

« -т? + гт;Г;'

и', а' - векторные и аксиально-векторные константы связи кварка типа ') с г'-тым нейтральным бозоном, РД«) = 1/(« - т? + гт^Г\) - знаменатель пропагатора бозона Aí с массой ТП; = тпд, и шириной Г; = Гд;.

В области тг' >1.4 ТэВ, соответствующей текущему экспериментальному пределу [17, 18], вклады нейтральных бозонов СМ и Z'-бoзoнa в сечение и асимметрию вперед-назад рождения ¿¿^кварков, как показали проведенные нами расчеты, оказались порядка

о(рр 7,Д2' гг) ~ 0.05 пбн, (18)

ЛЙ, ~ +0.003. (19)

Вклады (18), (19), полученные при массах 2'-бозона гп2, > 1.4 ТэВ и его константах связи с фермионами при = 0.114, малы и оказываются меньше текущих экспериментальных ошибок в измерениях сечения а(рр —> (Г) и асимметрии вперед-назад ЛрВ.

Таким образом, показано, что вклады 2'-бозона МКЛС-модели оказываются недостаточными для объяснения имеющегося расхождении между теоретическим (в СМ) и экспериментальным значениями асимметрии вперед-назад ЛрВ.

В третьем параграфе исследуются вклады скалярных глюонов в процесс рр —» М в древесном приближении.

Мы получили дифференциальное сечение процесса qq усредненное по поля-

ризациям и цветам начальных кварков и просуммированное по цветам и поляризациям конечпых частиц, с учетом масс начальных q- и конечных С}- кварков в виде

где cos в = с - угол вылета Q-кварка, 0=^1 -4m^/s - скорость рождающихся Q-кварков в системе их центра масс, Л = Р2 = . , '—=-, Р3 = ;—¡-р—— - знаменатели

s я—»Пф+гт^! ф г—mj + im^l <■

пропагаторов соответствующих диаграмм, t = (Pq~PQ)2 = rrig-^(1-/3 cos в) и s = (р,+р?)2 - переменная Мандельстама t и квадрат энергии сталкивающихся партонов в системе центра инерции партонов.

Входящий в (20) коэффициент Кп соответствует вкладу обычных глюонов, в то время как остальные коэффициенты К,3 в (20) учитывают вклады и скалярных октетов. В МКЛС-модели все эти коэффициенты Kij оказываются подавлены в силу малости юкав-ских констант связи скалярных глюонов с легкими начальными кварками m,,/r;SM) или малостью недиагональных элементов матрицы Каббибо-Кобаяши-Маскава VCkm для третьего поколения.

Вклады скалярных глюонов в сечение и асимметрию вперед-назад рождения tt-кварков, как показали проведенные нами расчеты, оказались равными

a(ppF^tt) ~ 0.0001 пбн, (21)

~ +10"6. (22)

Как видно из (21), (22) эти вклады малы и оказываются меньше текущих экспериментальных ошибок в измерениях сечения а{рр —»tt) и асимметрии вперед-назад [19, 20].

В заключении отмечено, что вклады Я'-бозона и дублетов скалярных глюонов F оказываются малыми (не превышающими текущих экспериментальных ошибок по этим величинам) и недостаточными для объяснения имеющегося расхождении между теоретическим (в СМ) и экспериментальным значениями асимметрии Д"в.

Третья глава. Возможные эффекты киральной цветовой симметрии кварков в ад-ронных столкновениях на Тзватроне и LHC. В главе рассматривается калибровочная модель с киральной цветовой симметрией кварков и исследуются возможные проявления этой симметрии в рр- и рр-столкновениях при энергиях Тэватрона и LHC. Глава состоит из введения, четырех параграфов и заключения.

В первом параграфе рассматривается калибровочная модель с киральной цветовой симметрией кварков, расширяющая стандартную цветовую калибровочную группу SUC(3) до группы киральной цветовой симметрии (4), которая предполагается точной при некоторых относительно высоких энергиях и нарушенной до группы SUC(3) при более низких энергиях. Описываются детали модели и механизм нарушения киральной симметрии.

В калибровочной модели с киральной цветовой симметрией кварков общего вида дь Зя, основанной на группе (4), базисные калибровочные поля и образуют поле обычного глюона Ср и поле С^ дополнительного С-бозона в виде суперпозиций

= зсС' + соС",

С'^СсС^-зсС^

■а эп а 31

эа = эш Ос = . , со = соя Ус =

^Ы2 + (9Я)2' </Ы2 + Ы2'

= С(< = б; = и - генераторы группы 5{/с(3),» = 1,2, ...,8,- угол

С£ - С-смешивания, Ьдва = дя/дь, дь, 9н - калибровочные константы группы (4) . Взаимодействие С-бозона с кварками может быть представлено в виде

= аДЛ/сДс) (V + а75)С;д, (23)

где векторная ду и аксиально-векторная <7д константы связи С-бозона с кварками в случае киральной симметрии (4) определяются константой сильного взаимодействия д,{Мс1^) на масштабе нарушения точной киральной симметрии МсКс и углом смешивания Ос как

= ^ = со!(29а), о = —= 1/зт(20с). (24)

2вссс 2«ссс

В частном случае при рь = Зв С-бозон совпадает с аксиглюоном, и его взаимодействие с

кварками принимает аксиально-векторный характер (и = 0, а = 1).

Во втором параграфе решается задача нахождения партонного сечения и асимметрии

вперед-назад парного рождения (2<3-кварков в процессах (¡^-аннигиляции и дд-слияния с

учетом вкладов С-бозона.

Дифференциальное сечение процесса д<] £20 имеет вид

Ла{дд ^ ЯЯ) = тФ Г 2 (+) ¿созб 95 \

+ 2с?0с\ + (25)

(в - т^,)2 + тс'гс< 1 ]

+[(и2+а2) (^/<+>+а2/М)+}•

где /(±) = (1 + (Р<? ± 4тд/в), с = соэй, в - угол рассеяния <3-кварка в системе центра масс партонов, 5 - инвариантная масса системы С?СЗ> 0 = — 4ш^Д Л/^,. - масштаб нарушения киральной цветовой симметрии, & р.- характерный масштаб процесса.

Полное сечение, соответствующее (25), имеет вид

«К«? QQ) = (3 " р2) +

2a.Qи) ois(Mdlc)v2 s(s - т2д,)(3 - 02)

a2s(Mchc) s2[v4(3 - P2) + v2a2(3 + /?2) + 2а4/32 ]

(s-ml,)2 + r2G,m%, + (26)

(i - ml'? +

\

Что касается процесса дд —» QQ парного рождения QQ-кварков в слиянии глюонов, то G'-бозон не дает вклада в этот процесс в древесном приближении.

Дифференциальное сечение (25) содержит нечетную степень cos в (последние слагаемые в квадратных скобках), что приводит к появлению индуцируемой G'-бозоном отличной от нуля разности партонных сечений рассеяния Q-кварка вперед (cos в > 0) и назад (cos0 < 0), и к появлению асимметрии вперед-назад Л"в в процессах парного рождения ii-кварков в рр-столкновениях на Тэватроне.

Рис. 3. Область на плоскости параметров тс' — одновременно совместная с данными СБР по сечению и асимметрии вперед-назад ДрВ рождения ¿¿-пар в пределах 1а (темная область), 2а (серая область) и > 2а (белая область), для (рр —> Й) = 0.051.

В третьем параграфе вычисляется и анализируется полное адронное сечение <тм- и асимметрия вперед-назад АрВ парного рождения ft-кварков на Тэватроне с учетом G'-бозона и ограничения на массу G'-бозона из данных CDF по аа [19] и Л"в [21]

а) б)

Рис. 4. Распределения da(jyp —> ti)/dMtj сечения рождения it-пар в рр-столкновениях при энергиях LHC по инвариантной массе ¿Г-пары Mlf; с учетом вклада С-бозона с то' — 1.5 ТэВ, 3.5 ТэВ для VS = 7ТэВ (а), 14ТэВ (б) (PDF: AL'06, NLO, variable-flavor-number, К = 1.68 для VS = 7 ТэВ, if = 1.53 для ~/S = 14 ТэВ, Q2 = m2t).

Из сравнения вычисленных значений для <Jg и А"в с экспериментальными данными CDF мы получили, в частности, что при во S 20° возможна область значений масс та' и угла смешивания во, совместная с данными в пределах la (см. Рис. 3). Например, для масс

а) то' = 1.06ТэВ, 6) та. = 1.25ТэВ, с) mG' = 1.46ТэВ (27)

с подходящими значениями во (вв = 19°, 6g = 14°, во = 11°, соответственно, эти точки отмечены на Рис.3 крестиками) мы получили для Ctt, Арр значения, которые согласуются с данными [19, 21] в пределах la.

В четвертом параграфе обсуждаются возможные проявления G'-бозона на LHC в виде увеличения сечения рождения tt-пар и появления резонансного пика в распределения этого сечения по инвариантной массе tt-пары Мц. Проведен расчет распределения сечения рождения tt-пар по инвариантной массе Mg. Указанные распределения для масс G'-бозона тс = 1.5ТэВ, З.оТэВ приведены на Рис. 4.

Индуцируемое G'-бозоном увеличение (по сравнению с СМ) сечения рождения ii^nap приведет к соответствующему превышению числа сигнальных событий рождения ii-nap над фоновым (предсказываемым в СМ). Мы вычислили и проанализировали интегральную светимость, которая необходима для наблюдения G'-бозона на LHC в виде указанно-

ю4

2

3

4

5

2

4

6

8

10

mG/, ТэВ

mG/, ТэВ

б)

Рис. 5. Интегральная светимость L, необходимая для наблюдения G'-бозона на LHC на уровне значимости Зсг, в зависимости от массы G'-бозона тс при различных значениях угла смешивания во для \/~S = 7ТэВ (а), 14ТэВ (б). Горизонтальной штриховой линией обозначена светимость L = Юфбн-1.

го превышения числа сигнальных событий рождения ¿¿^пар над фоновым. Интегральная светимость, необходимая для наблюдения сигнальных событий от G'-бозона на уровне значимости 3<т (S = 3), в зависимости от массы G'-бозона для различных во показана на Рис. 5 а), б) для \/S = 7 ТэВ, 14ТэВ соответственно.

В частности, для \/S = 14ТэВ из рис. 5 б) мы находим, что для во — 45°, 30°, 20°, 15° G'-бозон с массами

(первое значение в (28) соответствует аксиглюону) может проявляться на LHC в ti-событиях при интегральной светимости L = Юфбн-1 на уровне значимости > Зсг с ожидаемым числом сигнальных событий п3 > 3.2, 3.1, 3.9, 7.0 при фоне щ = 0.4, 0.3. 0.7, 3.6 событий соответственно.

В заключении сформулированы основные результаты, представленные в диссертации.

Список публикаций

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: 1. Martynov M. V., Smirnov A. D. Colored scalar particles production in pp-collisions and

тс < 6.5ТзВ, 7.0ТэВ, 7.9ТэВ, 9.8ТэВ

(28)

possible mass limits for scalar gluons from future LHC data // Mod. Phys. Lett. — 2008. — Vol. A23. — Pp. 2907-2913. — arXiv:0807.4486[hep-ph].

2. Martynov M. V., Smirnov A. D. Production of colored scalar particles in p p-collisions and possible mass limits for scalar gluons from LHC // Proceedings of the Helmholtz International School "HEAVY QUARK PHYSICS" HQP08, August 11-21, 2008 Dubna, Russia / Ed. by A. Ali, M. Ivanov. - Hamburg, DESY, 2009. - Pp. 253-257.

3. Martynov M. v., Smirnov A. D. Chiral color symmetry and possible G'-boson effects at the Tevatron and LHC 11 Mod. Phys. Lett. - 2009. - Vol. A24. - Pp. 1897-1905. -arXiv:0906.4525[hep-ph].

4. Martynov M. V., Smirnov A. D. On mass limit for chiral color symmetry G'-boson from Tevatron data on tt production // Mod. Phys. Lett. — 2010. — Vol. A25, no. 31. — Pp. 2637-2643. — arXiv: 1006.4246[hep-ph).

5. Martynov M. V., Smirnov A. D. Forward-Backward Asymmetry in tt Production in The Model with Four Color Symmetry // Submitted to Proceedings of the 16th International Seminar "Quarks-2010", Kolomna, Russia, 6-12 June, 2010. - 2010. — arXiv:1010.5700[hep-ph],

6. Martynov M. V., Smirnov A. D. Chiral color symmetry and G'-boson mass limit from Tevatron data on ¿¿-production 11 Submitted to Proceedings of the 16 th International Seminar "Quarks-2010", Kolomna, Russia, 6-12 June, 2010. - 2010. - arXiv:1010.5649[hep-ph].

7. Мартынов M. В., Смирнов А. Д. Рождение цветных скалярных частиц в рр-столкновениях и массы скалярных глюонов из будущих данных LHC // ЯФ. — 2010. — Т. 73, №7.-

С. 1247-1253.- [Phys. At. Nucl. V. 73, No. 7, pp. 1207-1213 (2010)].

8. Мартынов M. В., Смирнов А. Д. Киральпая цветовая симметрия и ограничения на массу G'-бозона из новых данных Тэватрона по рождению ¿¿^кварков // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. — 2011. — Т. 1(22). —С. 305-312.

9. Мартынов М. В., Смирнов А. Д. Киральная цветовая симметрия кварков и возможные ограничения на массу G'-бозона из данных Тэватрона и LHC // ЯФ. — 2012. — Т. 75, № 3. - С. 349-361.

Цитированная литература

1. Pati J. С., Salam A. Lepton number as the fourth 'color' // Phys. Rev. D. — Jul 1974.— Vol. 10, no. 1. — Pp. 275-289.

2. Smirnov A. D. The Minimal Quark-Lepton Symmetry Model and the Limit on Z'-mass // Physics Letters B. - 1995. — Vol. 346. - P. 297, arXiv:hep-ph/9503239.

3. Смирнов А. Д. Минимальная четырехцветовая кварк-лептон-симметричная модель и ее ограничения на массу Z'-бозона // ЯФ. - 1995. - Т. 58, № 12. - С. 2252-2259. -[Physics of Atomic Nuclei, 1995, Vol.58, N 12, p.p. 2137-2143.].

4. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Асимптотика амплитуд с продольными лептокварками и структура скалярного сектора в минимальной модели с четырехцветовой симметрией // ЯФ. - 2001. - Т. 64. - С. 78-87. - [Phys. At. Nucl. V. 64, P. 74 (2001)].

5. Pati J. C., Salam A. Mirror Fermions, J/psi Particles, Kolar Mine Events and Neutrino Anomaly // Phys. Lett. - 1975. - Vol. B58. — Pp. 333-337.

6. Hall L. J., Nelson A. E. Heavy Gluons And Monojets 11 Phys. Lett. — 1985. — Vol. B153. — P. 430.

7. Frampton P. H., Glashow S. L. Chiral Color: An Alternative to the Standard Model // Phys. Lett. — 1987. — Vol. B190. — P. 157.

8. Bagger J., Schmidt C., King S. Axigluon Production In Hadronic Collisions // Phys.Rev.D.— 1988. —Vol. 37.-P. 1188.

9. Popov P. Y., Povarov A. V., Smirnov A. D. Fermionic decays of scalar leptoquarks and scalar gluons in the minimal four color symmetry model // Mod. Phys. Lett. A. — 2005. — Vol. 20.- P. 3003, arXiv:hep-ph/0511149.

10. Поваров А. В., Попов Я. Ю., Смирнов А. Д. Доминирующие распады лептокварков и скалярных глюонов // ЯФ. - 2007. — Т. 70. - С. 771. - [Phys.At.Nucl 70, 739 (2007)).

11. Smirnov A. D. A minimal model with quark-lepton symmetry and limit on Z'-mass // Proc. of the Joint International Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory and on Physics at VLEPP, Zvenigorod, Russia, 15-21 September, 1993. / Ed. by В. B. Levtchenko. — Moscow State University, 1994. — Pp. 166-169.

12. Manohar A. V., Wise M. B. Flavor Changing Neutral Currents, an Extended Scalar Sector, and the Higgs Production Rate at the LHC // Phys. Rev. — 2006. — Vol. D74. — P. 035009, arXiv:hep-ph/0606172.

13. Blumlein J., Boos E., Kryukov A. Leptoquark Pair Production in Hadronic Interactions // Z. Phys. C. — 1997. — Vol. 76. - P. 137, arXiv:hep-ph/9610408.

14. Chen C.-R., Klemm W., Rentala V., Wang K. Color Sextet' Scalars at the CERN Large Hadron Collider // Phys. Rev.— 2009.— Vol. D79.— P. 054002, arXiv:0811.2105[hep-ph].

15. Kersevan B. P., Richter-Was E. The Monte Carlo Event Generator AcerMC 1.0 with Interfaces to PYTHIA 6.2 and HERWIG 6.3 // Comput. Phys. Commun. — 2003. — Vol. 149. -P. 142. http://arxiv.org/abs/hep-ph/0201302.

16. Martynov M. V., Smirnov A. D. Forward-Backward Asymmetry in it Production in The Model with Four Color Symmetry // Proceedings of the 16th International Seminar "Quarks-2010", Kolomna, Russia, 6-12 June, 2010 / Ed. by V. A. Matveev, A. G. Panin, V. A. Rubakov. — Vol. 2. — 2012. — arXiv: 1010.5700 [hep-ph] .

17. Amsler C., et al. (PDG). Review of Particle Physics // Phys. Lett. B. — 2008. — Vol. 667. — P. 1.

18. Smirnov A. D., Zaitsev Y. S. On a possible manifestation of the four color symmetry '¿' boson in events at the LHC // Mod. Phys. Lett. — 2009. — Vol. A24. — Pp. 1199-1207, arXiv:0902.2931[hep-ph].

19. CDF Collaboration. Combination of CDF top quark pair production cross section measurements with up to 4.6 }b~1. — 2009. — Public Note 9913.

20. Aaltonen T. et al. Evidence for a Mass Dependent Forward-Backward Asymmetry in Top Quark Pair Production // Phys.Rev.— 2011.— Vol. D83.— P. 112003, arXiv:1101.0034[hep-ex],

21. CDF Collaboration. Measurement of the Inclusive Forward-Backward Asymmetry and its Rapidity Dependence y4/k(|Ai/|) of it Production in 5.3/fb of Tevatron Data.— 2010.— CDF/ANAL/TOP/PUBLIC/10224.

Подписано в печать 1.10.12. Формат 60x84/16. Бумага оф. Отпечатано на ризографе.

Тираж 70 экз. Заказ 31/12. Отдел оперативной полиграфии ЯрГУ 150000, Ярославль, ул. Советская ,14.

Введение

Глава 1. Рождение дублетов цветных скалярных частиц минимальной модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов на ЬНС

1.1. Введение

1.2. Скалярный сектор минимальной модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов

1.3. Рождение цветных скалярных частиц в партонных подпроцессах слияния глюонов и аннигиляции ад-пар

1.4. Рождение скалярных лептокварков и скалярных глюонов в рр-столкновениях при энергии ЬНС

2.2. Взаимодействия ^'-бозона МКЛС-модели с фермионами и скалярными полями .39

2.3. Вклады ^'-бозона МКЛС-модели в сечение и асимметрию вперед-назад процесса рождения ¿¿-пар на Тэватроне в древесном приближении .43

2.4. Вклады дублетов скалярных глюонов МКЛС-модели в сечение и асимметрию вперед-назад процесса рождения ¿¿-пар на Тэватроне в древесном приближении .47

2.5. Заключение .52

Глава 3. Киральная цветовая симметрия кварков и ее возможные эффекты в адронных столкновениях на Тэватроне и ЬНС . 54

3.1. Введение . 54

3.2. Модель с киральной цветовой симметрией кварков . 54

3.3. Сечение и асимметрия вперед-назад процесса парного рождения кварков в партонных подпроцессах ад-аннигиляции и дд-слшния с учетом вкладов С'-бозона .60

3.4. Сечение а^ и асимметрия вперед-назад А1рВ процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне с учетом С-бозона и ограничения на массу С-бозона из данных СЭР по сгй- и . 66

3.5. Возможные проявления С-бозона на ЬНС. 74

3.6. Заключение . 78

Заключение . 80

Литература. 83

Введение

Стандартная модель (СМ) электрослабого и сильного взаимодействий, основанная на калибровочной группе

Gsm = SUC(3) х SUL(2) х U(l), (0.1) до настоящего времени показывает хорошее согласие с экспериментом и имеет высокую предсказательную способность. Вместе с тем имеется ряд соображений, указывающих на то, что Стандартная модель, по-видимому, не является окончательной фундаментальной теорией, а лишь низкоэнергетическим пределом некоторой более фундаментальной теории, и поиски возможных расширений СМ составляют одно из направлений исследований современной физики элементарных частиц.

Поиски возможных расширений Стандартной модели, дополняющих ее, основаны с одной стороны на экспериментальных поисках возможных отклонений от предсказаний СМ, а с другой стороны на разработке и исследовании теоретических моделей, расширяющих СМ и являющихся по тем или иным причинам привлекательными в качестве дальнейшего развития Стандартной модели. Среди возможных расширений СМ рассматривались модели Великого объединения (GUT) [1-6], суперсимметричные модели [7-13], лево-право-симметричные SUl(2) х SUr(2) х U( 1) -модели [14-16], модели с двумя хиггсовскими дублетами [17-19], модели Техницвета (Technicolor) [20-24], модели физики нечастиц (Unparticle models) [25-27], Little-Higgs-модели [28-33] и др. Среди таких моделей наибольший интерес представляют модели, предсказывающие эффекты новой физики, доступные их непосредственной экспериментальной проверке при энергиях действующих ускорителей и ускорителей ближайшего будущего.

Особо интересными представляются модели, основанные на некоторых естественных расширениях симметрии СМ (0.1) (упомянутые выше суперсимметрия, правая ¿'[/д(2)-симметрия и др.), экспериментальные следствия которых могут быть проверены на действующих и будущих коллайдерах. Среди таких расширений отметим два расширения СМ, основанных на двух возможных расширениях группы ¿>С/с(3) цветовой симметрии кварков.

Первое расширение СМ основано на возможной четырехцветовой симметрии между кварками и лептонами, рассматривающей лептоны как кварки четвертого цвета. Эта симметрия расширяет группу 5£/с(3) до группы четырехцветовой симметрии С?с(4) кварков и лептонов, которая в простейшем случае имеет векторный характер 5Т/у(4)

Сс(4) = 4) - 5£/с(3) (0.2) и спонтанно нарушается до группы 5Е/С(3) на некотором энергетическом масштабе Мс.

Четырехцветовая симметрия кварков и лептонов была впервые предложена в работах Пати-Салама [34] в ее векторном варианте на основе группы ЗТМ4) х 5^(2) х 5С/д(2). (0.3)

Эта симметрия приводит к предсказанию новых частиц - векторных лептокварков с массами порядка масштаба Мс нарушения четырехцветовой симметрии. Впоследствии четырехцветовая симметрия в том или ином контексте обсуждалась в целом ряде работ, которые можно условно разделить на два типа.

Работы первого из них стимулировались идеей Большого объединения и содержали четырехцветовую симметрию как промежуточный этап в схеме нарушения исходной симметрии. При таком подходе масштаб нарушения четырехцветовой симметрии Мс оказывался, обычно, достаточно большим. Так в 50(10)- модели он составляет порядка Мс ~ 1012 ГэВ [35] хотя и может быть понижен до Мс ~ 105 — 106 ГэВ при соответствующей схеме нарушения симметрии [36].

В работах второго типа [37-45] четырехцветовая симметрия рассматривается как некоторая исходная симметрия, масштаб нарушения которой определяется, главным образом, экспериментальными данными. При таком подходе нижний предел на Мс оказывается довольно низким и может составлять порядка 1000 ТэВ [41], порядка сотен ТэВ [37-40] и даже может быть понижен до 1 ТэВ при специальном размещении фермионов в 577(4)-мул ьтиплетах [42-45].

При своем минимальном объединении с симметрией СМ на основе калибровочной группы

Смдьз = 5СМ 4) х 5^(2) х ия{1) (0.4) с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов (минимальная кварк-лептон-симметричная модель - МКЛС-модель [38, 40]), четырехцветовая симметрия предсказывает в калибровочном секторе векторные лептокварки Уа и дополнительный нейтральный бозон, а в скалярном секторе — новые 5£/^(2) дублеты скалярных частиц - цветовые триплеты скалярных лептокварков 5^ и цветовые октеты группы 5[/с(3), так называемые, скалярные глюоны ^ (а = 1,2 и а = 1,.3, г = 1,.8 - 5С//,(2) и 5С/с(3) индексы соответственно)

38, 40, 46].

В силу своего хиггсовского происхождения юкавские константы связи этих скалярных дублетов с кварками пропорциональны отношениям масс кварков к вакуумному среднему CM rj, и, следовательно, величина этих констант известна (с точностью до параметров смешивания), при этом их взаимодействие с глюонами определяется известной константой сильного взаимодействия gst

Вследствие естественной малости юкавских констант связи с легкими кварками вклады таких скалярных дублетов в процессы с обычными кварками малы и ограничения на их массы из текущих экспериментальных данных оказываются относительно слабыми. Так, скалярные лептокварки S^ и скалярные глюоны F (в отличие от векторных леп-токварков) могут быть относительно легкими, с массами ниже 1 ТэВ, без противоречий с данными по S, Т, U—параметрам радиационных поправок [47-49] и по К^ —> ¡^ё^ распадам [50-52], процессам b —> 57, li —> Ijj [53, 54] и аномальному магнитному моменту мюона и нейтрино [55].

При массах порядка и ниже 1 ТэВ такие скалярные частицы могут приводить к эффектам четырехцветовой симметрии, доступным для наблюдения при энергия действующих (LHC) и будущих (ILC) ускорителей. В частности, будучи цветными объектами группы SUC(3), скалярные лептокварки S^ и скалярные глюоны F могут парно рождаться в рр-столкновениях через слияние глюонов и, частично, через аннигиляцию кварк-антикварковых пар. При массах ниже 1 ТэВ сечения рождения скалярных лептокварков [56, 57] и скалярных глюонов [58-60] оказываются достаточными для эффективного рождения этих частиц на ЬНС и поиски таких частиц на ШС представляют интерес. Кроме возможности своего прямого рождения на ЬНС скалярные лептоквар-ки и скалярные глюоны ^ при своих относительно малых массах (порядка или ниже 1 ТэВ) могут приводить и к другим эффектам че-тырехцветовой симметрии, доступным для наблюдения при энергиях будущих ускорителей.

Отметим, что скалярные лептокварки общего вида были впервые феноменологически введены и систематизированы в работе [61] и затем рассматривались в ряде работ (см. обзоры [62, 63]), а ££4(3)-октеты скалярных частиц рассматривались с другой мотивировкой в недавних работах [58, 64-73] и др.

Второе возможное расширение Стандартной модели основано на идее изначально кирального характера цветовой симметрии кварков, т.е. на группе киральной цветовой симметрии кварков

Сс - 5£^(3)х5^д(3) Бис{3), (0.5) которая является точной при высоких энергиях и нарушена до обычной Зис(3) при низких энергиях. Кирально-цветовые модели [74-77] в простейшем случае дь = дя в дополнение к обычному безмассовому глюону йц предсказывают существование нового октетного по цвету калибровочного бозона, аксиглюона С?^ с массой тсА, аксиально-векторным образом взаимодействующего с кварками с константой связи, равной константе сильного взаимодействия д3, и имеющего ширину ТОл^0.1тСА [78].

Будучи цветным объектом, аксиглюон должен приводить к увеличению адронного сечения и появлению резонансного пика в распределении сечения рождения ¿¿-пары по инвариантной массе [79] а также в силу аксиально-векторной структуры его взаимодействия с кварками к появлению асимметрии вперед-назад порядка а1 [80]. Анализ феноменологии аксиглюона на современных ускорителях был проведен в работах [80-82]. Массивный цветной октет общего вида (с произвольными векторной и аксиально-векторной константами связи) был феноменологически введен в работах [83-86] с анализом ограничений на его массу и константы связи из имеющихся экспериментальных данных.

В настоящее время представляет интерес рассмотреть цветной октет как калибровочный С-бозон, индуцируемый киральной цветовой симметрией (0.5) в общем случае д^ ф дц. Цветной октет векторных частиц, индуцируемый калибровочной цветовой симметрией (0.5) при 9ь Ф 9я, рассматривался впервые в работе [87], киральная цветовая симметрия (0.5) как следствие 5£7(3)-симметрии в 5.0-модели типа Калуци-Клейна обсуждалась в работе [88], С-бозон с анализом его феноменологии на Тэватроне и ЬНС был рассмотрен в работах [89-91].

Феноменология С-бозонов различного происхождения с учетом данных Тэватрона по сечению и асимметрии вперед-назад процесса рождения ¿¿-пар, а также возможная феноменология С'-бозонов на ЬНС обсуждаются также в работах [92-104]. Имеющиеся отклонения в асимметрии вперед-назад Арв в процессе рождения ¿¿-пар, измеренной на Тэватроне группами СОР [105] и Э0 [106], от предсказаний СМ [82] дополнительно стимулируют исследования в данной области.

Настоящая диссертация посвящена теоретическому исследованию возможных эффектов четырехцветовой симметрии кварков и лепто-нов и эффектов киральной цветовой симметрии кварков при высоких и умеренных (достижимых на Тэватроне и ЬНС) энергиях. Исследуются возможные вклады новых скалярных и калибровочных частиц, предсказываемых указанными симметриями, в наблюдаемые величины и возможности проявления таких частиц на Тэватроне и ЬНС.

В первой главе рассматривается рождение пар цветных скалярных частиц произвольного цветового мультиплета группы 5С/с(3) в ^-столкновениях и находятся дифференциальное и полное сечения соответствующих партонных подпроцессов с применением полученных результатов к рождению дублетов скалярных лептокварков и скалярных глю-онов МКЛС-модели. Вычисляется полное сечение рождения октетов скалярных глюонов Р на ЬНС в зависимости от их массы и обсуждаются необходимые для их поиска доминирующие распады этих частиц в МКЛС-модели.

Во второй главе рассматриваются вклады скалярных глюонов Р и ^'-бозона МКЛС-модели в процессы рождения ¿¿-пар на Тэватроне и ЬНС. Исследуются теоретические предсказания для сечения а а и асимметрии вперед-назад /1рВ процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне с учетом вкладов предсказываемых четырехцветовой кварк-лептонной симметрией дополнительного ^'-бозона и дублетов скалярных глюонов в древесном приближении в сравнении с имеющимися экспериментальными данными с Тэватрона по сечению сг^ и асимметрии А% .

В третьей главе рассматривается калибровочная модель с киральной цветовой симметрией кварков и исследуются возможные проявления этой симметрии в рр- и рр-столкновениях при энергиях Тэватрона и ШС. Вычисляются и анализируются сечение а^ и асимметрия впередназад АрВ процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне с учетом вкладов (З'-бозона, предсказываемого киральной цветовой симметрией кварков, в зависимости от двух свободных параметров модели - массы С-бозона тс и угла смешивания во- Исследуются ограничения на тс в зависимости от 9 о из данных Тэватрона по а^ и ЛрВ. Обсуждается область значений масс тс, доступная для наблюдения С-бозона на ЬНС.

В заключении сформулированы основные результаты, представленные в диссертации.

Заключение

В настоящей диссертации рассмотрены возможные эффекты четы-рехцветовой симметрии кварков и лептонов и эффекты киральной цветовой симметрии кварков при высоких и умеренных (достижимых на Тэватроне и ШС) энергиях. Исследованы возможные вклады новых скалярных и калибровочных частиц, предсказываемых указанными сим-метриями, в наблюдаемые величины и возможности проявления таких частиц на Тэватроне и ЬНС.

В диссертации получены следующие результаты.

1. Вычислено и проанализировано полное сечение рождения скалярных глюонов Р в рр-столкновениях на ЬНС в зависимости от их массы и обсуждены необходимые для их поиска доминирующие распады этих частиц в МКЛС-модели. Показано, в частности, что сечение рождения скалярных глюонов с массами тр < 1300 ГэВ является достаточным для эффективного (Л^ег^ ^ 100 -1000 при Ь — 10 — 100 фбн-1) рождения этих частиц на ЬНС, а число сигнальных ШЬ событий от распадов скалярного глюона при тр1 < 990 ГэВ и Ь = Юфбн-1 может на > За превышать фон СМ.

2. Получены в древесном приближении и проанализированы вклады предсказываемых четырехцветовой кварк-лептонной симметрией дополнительного ^'-бозона и дублетов скалярных глюонов Р в сечение сг« и асимметрию вперед-назад процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне.

Показано, что вклады ^'-бозона и дублетов скалярных глюонов оказываются малыми (не превышающими текущих экспериментальных ошибок по этим величинам) и недостаточными для объяснения имеющегося расхождении между теоретическим (в СМ) и экспериментальным значениями асимметрии АрВ.

3. Рассмотрена калибровочная модель с киральной цветовой симметрией кварков как одно из возможных расширений Стандартной Модели при дь ф дц. Найдены взаимодействия предсказываемого этой симметрией С-бозона с кварками, дано краткое описание скалярного сектора модели и отмечено наличие в нем безмассового (в древесном приближении) электрически нейтрального 5[/ь(2)-синглетного бесцветного скалярного поля.

4. Вычислены сечение и асимметрия вперед-назад процесса парного рождения (5<5-кварков в партонных подпроцессах зд-аннигиляции ^-слияния с учетом вкладов С-бозона, предсказываемого киральной цветовой симметрией кварков.

5. Вычислены сечение а^ и асимметрия вперед-назад АрВ процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне с учетом вкладов С-бозона, предсказываемого киральной цветовой симметрией кварков, и исследована зависимость этих величин от от двух свободных параметров модели, массы С-бозона тс и угла смешивания ес.

6. Из данных Тэватрона по <тн- и АрВ получены и исследованы ограничения на массу С'-бозона в зависимости от во и в плоскости тс - вд найдена область значений (тс > 1-03 ТэВ, 10° < во < 20°), одновременно совместная с этими данными в пределах 1<т. Показано, что в этом случае С-бозон может давать вклад в АрВ порядка 10% и тем самым уменьшать существующее различие между экспериментальным и теоретическим (в СМ) значениями асимметрии вперед-назад А^в процесса парного рождения ¿¿-кварков на Тэватроне.

7. Рассмотрено возможное проявление С-бозона в процессе парного рождения ¿¿-кварков на ЬНС при = 7ТэВ, 14ТэВ в виде увеличения сечения этого процесса и появления резонансного пика в распределении сечения по инвариантной массе ¿¿-пары. Исследовано возможное превышение числа сигнальных событий над фоном и указана область значений масс С-бозона (в зависимости от во), доступная для наблюдения С-бозона по этому превышению. В частности, показано, что при = 14ТэВ для углов во = 45°, 30°, 20°, 15° С'-бозон с массами тс < 6.5 ТэВ, 7.0 ТэВ, 7.9 ТэВ, 9.8 ТэВ может проявляться на ЬНС в ¿¿-событиях при интегральной светимости Ь = Юфбн-1 на уровне значимости > За.

1. Langacker P. Grand Unified Theories and Proton Decay // Phys.Rept. - 1981. - Vol. 72. - P. 185.

2. Buras A. J., Ellis J., Gaillard M. K., Nanopoulos D. V. Aspects of the grand unification of strong, weak and electromagnetic interactions // Nuclear Physics B. 1978. - Vol. 135, no. 1. - Pp. 66 - 92.

3. Fritzsch H., Minkowski P. Unified interactions of leptons and hadrons. //Ann. of Phys. 1975,- Vol. 93, no. 1-2,- Pp. 193266.

4. Georgi H., Glashow S. L. Unity of All Elementary-Particle Forces. // Phys. Rev. Lett. Feb 1974. - Vol. 32, no. 8. - Pp. 438-441.

5. Georgi H., Nanopoulos D. V. Ordinary predictions from grand principles: t-quark mass in 0(10). // Nucl. Phys. B. — 1979. Vol. 155, no. 1. - Pp. 52-74.

6. Georgi H., Quinn H. R., Weinberg S. Hierarchy of Interactions in Unified Gauge Theories. // Phys. Rev. Lett. Aug 1974. - Vol. 33, no. 7. - Pp. 451-454.

7. Martin S. P. A Supersymmetry Primer // Perspectives on super-symmetry II / Ed. by G. Kane. — 1997. — Pp. 1-157, arXiv:hep-ph/9709356.

8. Wess J., Zumino B. Supergauge Transformations in Four-Dimensions // Nucl. Phys. 1974. - Vol. B70. - Pp. 39-50.

9. Scherk J., Schwarz J. H. Spontaneous Breaking of Supersymmetry Through Dimensional Reduction // Phys.Lett. 1979. - Vol. B82. -P. 60.

10. Witten E. Dynamical Breaking of Supersymmetry // Nucl. Phys. — 1981,-Vol. B188.-P. 513.

11. Dimopoulos S., Raby S. Supercolor // Nucl.Phys. — 1981.— Vol. B192. — P. 353.

12. Nilles H. P. Supersymmetry, Supergravity and Particle Physics // Phys.Rept. — 1984.-Vol. 110,-Pp. 1-162.

13. Cooper F., Khare A., Sukhatme U. Supersymmetry and quantum mechanics // Phys. Rept. 1995.- Vol. 251,- Pp. 267-385, arXiv:hep-th/9405029.

14. Mohapatra R. N., Pati J. C. A Natural Left-Right Symmetry // Phys. Rev. 1975. - Vol. D11. — P. 2558.

15. Mohapatra R. N., Senjanovic G. Exact Left-Right Symmetry and Spontaneous Violation of Parity // Phys. Rev. — 1975. — Vol. D12. — P. 1502.

16. Deshpatide N. G., Gunion J. F., Kay ser B., Olness F. I. Left-right symmetric electroweak models with triplet Higgs // Phys. Rev. — 1991. Vol. D44. - Pp. 837-858.

17. Grinstein B., Savage M. J., Wise M. B. B ^ X(s) e+ e- in the Six Quark Model // Nucl. Phys. 1989. - Vol. B319. - Pp. 271-290.

18. Inoue K., Kakuto A., Nakano Y. Perturbation Constraint On Particle Masses In The Weinberg-salam Model With Two Massless Higgs Doublets // Prog. Theor. Phys. 1980. - Vol. 63. - P. 234.

19. Ferreira P., Jones D. Bounds on scalar masses in two Hig-gs doublet models // JHEP.- 2009,- Vol. 0908,- P. 069, arXiv:0903.2856hep-ph.

20. Andersen J., Antipin O., Azuelos G., Del Debbio L., Del No-bile E. et al. Discovering Technicolor // Eur.Phys.J.Plus. — 2011. — Vol. 126. P. 81, arXiv: 1104 .1255 hep-ph.

21. Dimopoulos S., Susskind L. Mass Without Scalars // Nucl.Phys. — 1979. Vol. B155. - Pp. 237-252.

22. Farhi E., Susskind L. Technicolor // Phys.Rept. — 1981. — Vol. 74. P. 277.

23. Dine M., Fischler W., Srednicki M. Supersymmetric Technicolor // Nucl.Phys. 1981. - Vol. B189. - Pp. 575-593.

24. Hill C. T. Topcolor assisted technicolor // Phys.Lett.— 1995. — Vol. B345. — Pp. 483-489, arXiv:hep-ph/9411426.

25. Georgi H. Another odd thing about unparticle physics // Phys.Lett. — 2007,- Vol. B650. Pp. 275-278, arXiv:0704.2457hep-ph.

26. Cheung K., Keung W.-Y., Yuan T.-C. Collider signals of unparticle physics // Phys.Rev.Lett. — 2007,- Vol. 99,- p. 051803, arXiv:0704.2588hep-ph.

27. Luo M., Zhu G. Some phenomenologies of unparticle physics // Phys.Lett.- 2008.- Vol. B659. Pp. 341-344, arXiv:0704.3532hep-ph.,

28. Schmaltz M., Tucker-Smith D. Little Higgs Review // Ann. Rev. Nucl. Part. Sci.— 2005.- Vol. 55,- Pp. 229-270, arXiv :hep-ph/0502182.

29. Georgi H., Kaplan D. В., Galison P. Calculation of The Composite Higgs Mass // Phys. Lett. 1984. - Vol. B143. - P. 152.

30. Kaplan D. В., Georgi H., Dimopoulos S. Composite Higgs Scalars // Phys. Lett. 1984. - Vol. В136. - P. 187.

31. Dugan M. JGeorgi H., Kaplan D. B. Anatomy of a Composite Higgs Model // Nucl. Phys. 1985. - Vol. B254. - P. 299.

32. Arkani-Hamed N., Cohen A., Katz E., Nelson A. The Littlest Higgs 11 JHEP. — 2002.- Vol. 0207,- P. 034, arXiv :hep-ph/0206021.

33. Han Т., Logan H. E., McElrath В., Wang L.-T. Phenomenology of the little Higgs model 11 Phys.Rev. 2003. - Vol. D67. -P. 095004, arXiv: hep-ph/ 0301040.

34. Pati J. C., Salam A. Lepton number as the fourth 'color' // Phys. Rev. D. Jul 1974. - Vol. 10, no. 1. - Pp. 275-289.

35. Freire E. M. SUC(4)-breaking scale and bounds on the top-quark mass. // Phys. Rev. D. — Jan 1991,- Vol. 43, no. 1,- Pp. 209213.

36. Senjanovic G., Sokorac A. Light lepto-quarks in 50(10). // Z. Phys.

37. C. 1983. - Vol. 20. - Pp. 255-257.

38. Smirnov A. D. The Minimal Quark-Lepton Symmetry Model and the Limit on Z'-mass // Physics Letters В. — 1995,— Vol. 346,— P. 297, arXiv: hep-ph/ 950323 9.

39. D. T. Son, A. N. Tavkhelidze. — World Scientific Publishing Co., 1995,- Pp. 349-356.

40. Смирнов А. Д. Минимальная четырехцветовая кварк-лептон-симметричная модель и ее ограничения на массу Z'-бозона // ЯФ. 1995. - Т. 58, № 12. - С. 2252-2259. - Physics of Atomic Nuclei, 1995, Vol.58, N 12, p.p. 2137-2143..

41. Volkas R. R. Prospects for mass unification at low energy scales. 11 Phys. Rev. D.~ Mar 1996,- Vol. 53, no. 5.- Pp. 2681-2698, arXiv:hep-ph/9507215.

42. Foot R. An alternative SU(4)®SU(2)L<g>SU(2)R model. 11 Phys. Lett. B. 1998. - Vol. 420. - Pp. 333-339, arXiv:hep-ph/9708205.

43. Foot R., Filewood G. Implications of TeV scale SU(4) <8> SU(2)ь <g> SU{ 2)r quark-lepton unification. 11 Phys. Rev. D.- Oct 1999. — Vol. 60, no. 11,-P. 115002, arXiv: hep-ph/9903374.

44. Yoon T. L., Foot R. Solutions of the atmospheric, solar, and LSND neutrino anomalies from TeV scale quark-lepton unification. 11 Phys. Rev. D.- Nov 2001.- Vol. 65, no. 1,- P. 015002, arXiv:hep-ph/0105101.

45. Blumhofer A., Lampe B. A low-energy compatible £>£/(4)-type model for vector leptoquarks of mass < 1 TeV. 11 Eur. Phys. J. C. — 1999. — Vol. 7.-Pp. 141-148, arXiv: hep-ph/97 064 54.

46. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Асимптотика амплитуд с продольными лептокварками и структура скалярного сектора в минимальной модели с четырехцветовой симметрией // ЯФ. — 2001. — Т. 64. С. 78-87. - Phys. At. Nucl. V. 64, P. 74 (2001).

47. Smirnov A. D. Bounds on scalar leptoquark and scalar gluon masses from S, T, U in the minimal four color symmetry model // Phys. Lett. B. — 2002. — Vol. 531.-P. 237, arXiv: hep-ph/0202229.

48. Смирнов А. Д. 5, T, U-параметры радиационных поправок и массы скалярных лептокварков в минимальной модели с четырехцветовой симметрией // ЯФ. 2001. - Т. 64, № 2. - С. 367-375. -Phys. At. Nucl.V. 64, 318 (2001).

49. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Ограничения на массы скалярных лептокварков и скалярных глюонов из S, Т, U -параметров в минимальной модели с четырехцветовой симметрией // ЯФ. — 2003. — Т. 66. С. 2259-2265. - Phys. At. Nucl., V. 66, 2208 (2003).

50. Smirnov A. D. Mass limits for scalar and gauge leptoquarks from I<1 eV=, B° е+т* decays // Mod. Phys. Lett. A. 2007. -Vol. 22, no. 31. - Pp. 2353-2363. - hep-ph/0705.0308.

51. Povarov A. V., Smirnov A. D. Scalar Leptoquark Contributions into k —Iji Processes 11 Submitted to Proceedings of the 16th International Seminar "Quarks-2010", Kolomna, Russia, 6-12 June, 2010. — 2010.

52. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Ограничения на массы скалярныхлептокварков из лептонных распадов с изменением аромата k —> 1Л // ЯФ. 2011. - Т. 74, № 5. - С. 758-765.

53. Поваров А. В. Вклад скалярных лептокварков в магнитный момент нейтрино // ЯФ. 2007. - Т. 70, № 5. - С. 905-911.

54. Blumlein J., Boos Е., Kryukov A. Leptoquark Pair Production in Hadronic Interactions // Z. Phys. C.- 1997,- Vol. 76.- P. 137, arXiv:hep-ph/9610408.

55. Blumlein J., Boos E., Kryukov A. Leptoquark Pair Production Cross Sections at Hadron Colliders. 11 Preprint DESY 97-067. 1998. -arXiv:hep-ph/9811271.

56. Manohar A. V., Wise M. B. Flavor Changing Neutral Currents, an Extended Scalar Sector, and the Higgs Production Rate at the LHC // Phys. Rev. 2006. - Vol. D74. - P. 035009, arXiv:hep-ph/0606172.

57. Martynov M. V., Smirnov A. D. Colored scalar particles production in pp-collisions and possible mass limits for scalar gluons from future LHC data // Mod. Phys. Lett. 2008. - Vol. A23. - Pp. 29072913, arXiv:0807.4486hep-ph.

58. Buchmuller W., Ruckl R., Wyler D. Leptoquarks in lepton quark collisions // Phys. Lett. 1987. - Vol. B191. - Pp. 442-448.

59. Hewett J. L., Rizzo T. G. Leptoquark-boson signals at e+e— colliders. // Phys. Rev. D. — Dec 1987,- Vol. 36, no. 11.- Pp. 33673372.

60. Hewett J. L., Rizzo T. G. Much ado about leptoquarks: A comprehensive analysis. // Phys. Rev. D.— Nov 1997,— Vol. 56, no. 9.— Pp. 5709-5724.

61. Gresham M. I., Wise M. B. Color Octet Scalar Production at the LHC // Phys. Rev.- 2007,- Vol. D76. P. 075003, arXiv:0706.0909hep-ph.,

62. Gerbush M., Khoo T. J., Phalen D., Pierce A., Tucker-Smith D. Color-octet scalars at the LHC // Phys. Rev. 2008. - Vol. D77. -P. 095003, arXiv: 0710. 3133 hep-ph.,

63. Dorsner I., Mocioiu I. Predictions from type II see-saw mechanism in SU(5) // Nucl.Phys. 2008. - Vol. B796. - Pp. 123-136, arXiv:0708.3332hep-ph.

64. Zerwekh A. R., Dib C. O., Rosenfeld R. A New signature for color octet pseudoscalars at the CERN LHC // Phys. Rev. 2008. -Vol. D77. — P. 097703, arXiv: 0802 . 4 303 hep-ph.

65. Plehn T., Tait T. M. P. Seeking Sgluons // /. Phys. 2009. -Vol. G36. - P. 075001, arXiv: 0810. 3919 hep-ph.

66. Perez P. F., Imintiiyaz H., Rodrigo G. Proton Stability, Dark Matter and Light Color Octet Scalars in Adjoint SU(5) Unification // Phys. Rev. 2008. - Vol. D78. - P. 015013, arXiv: 0803 . 4156 hep-ph.

67. Perez F. P., Gavin R., McElmurry T., Petriello F. Grand Unification and Light Color-Octet Scalars at the LHC // Phys. Rev. 2008. -Vol. D78. — P. 115017, arXiv: 0809.2106 hep-ph.

68. Dorsner I., Fajfer S., Kamenik J. F., Kosnik N. Light colored scalars from grand unification and the forward-backward asymmetry in top quark pair production // Phys. Rev. — 2010.— Vol. D81.— P. 055009, arXiv: 0912. 0972 hep-ph.,

69. Dobrescu B. A., Krnjaic G. Z. Weak-triplet, color-octet scalars and the CDF dijet excess. 2011,- arXiv: 1104 . 2893 hep-ph.

70. Patel K. M., Sharma P. Forward-backward asymmetry in top quark production from light colored scalars in SO(IO) model // JHEP.— 2011.- Vol. 1104,- P. 085, arXiv: 1102. 4736 hep-ph.,

71. Pati J. C., Salatn A. Mirror Fermions, J/psi Particles, Kolar Mine Events and Neutrino Anomaly // Phys. Lett. — 1975. — Vol. B58. — Pp. 333-337.

72. Hall L. J., Nelson A. E. Heavy Gluons And Monojets 11 Phys. Lett. 1985. - Vol. B153. - P. 430.

73. Frampton P. H., Glashow S. L. Unifiable Chiral Color With Natural Gim Mechanism // Phys. Rev. Lett. 1987. - Vol. 58. - P. 2168.

74. Frampton P. H., Glashow S. L. Chiral Color: An Alternative to the Standard Model // Phys. Lett. 1987. - Vol. B190. - P. 157.

75. Bagger J., Schmidt C., King S. Axigluon Production In Hadronic Collisions // Phys.Rev.D. 1988. - Vol. 37. - P. 1188.

76. Frederix R., Maltoni F. Top pair invariant mass distribution: a window on new physics 11 JHEP.- 2009,- Vol. 01.- P. 047, arXiv:0712.2355hep-ph.,

77. Rodrigo G. Axigluon signatures at hadron colliders // PoS RAD-COR.- 2007,- Vol. 2007,- P. 010, arXiv: 0803.2 992 hep-ph.,

78. Choudhury D., Godbole R. M., Singh R. K., Wagh K. Top production at the Tevatron / LHC and nonstandard, strongly interacting spin one particles // Phys. Lett. 2007. - Vol. B657. - Pp. 69-76, arXiv:0705.1499hep-ph.

79. Antunano O., Kuhn J. H., Rodrigo G. Top Quarks, Axigluons and Charge Asymmetries at Hadron Colliders // Phys. Rev. — 2008. — Vol. D77. — P. 014003, arXiv: 0709 .1652 hep-ph.

80. Ferrario P., Rodrigo G. Massive color-octet bosons and the charge asymmetries of top quarks at hadron colliders // Phys. Rev. — 2008. Vol. D78. - P. 094018, arXiv: 0809 . 3354 hep-ph.

81. Ferrario P., Rodrigo G. Constraining heavy colored resonances from top-antitop quark events // Phys. Rev. — 2009. — Vol. D80. — P. 051701, arXiv: 0906. 5541 hep-ph.,

82. Ferrario P., Rodrigo G. Charge asymmetries of top quarks: a window to new physics at hadron colliders // /. Phys. Conf. Ser. — 2009. — Vol. 171.- P. 012091, arXiv: 0907. 0096 hep-ph.

83. Ferrario P., Rodrigo G. Heavy colored resonances in top-antitop + jet at the LHC 11 JHEP.- 2010.- Vol. 02,- P. 051, arXiv:0912.0687 hep-ph.

84. Cuypers F. Asymmetric Chiral Color // Z. Phys.— 1990. — Vol. C48. Pp. 639-646.

85. Carone C. D., Erlich JSher M. Extra Gauge Invariance from an Extra Dimension 11 Phys. Rev. 2008,- Vol. D78. - P. 015001, arXiv:0802.3702hep-ph.

86. Martynov M. VSmirnov A. D. Chiral color symmetry and possible G"-boson effects at the Tevatron and LHC // Mod. Phys. Lett. — 2009,- Vol. A24. — Pp. 1897-1905, arXiv: 0906 . 4525 hep-ph.

87. Martynov M. V., Smirnov A. D. On mass limit for chiral color symmetry G'-boson from Tevatron data on tt production // Mod. Phys. Lett. 2010.- Vol. A25, no. 31.- Pp. 2637-2643, arXiv:1006.424 6hep-ph.

88. Мартынов M. В., Смирнов А. Д. Киральная цветовая симметрия кварков и возможные ограничения на массу G'-бозона из данных Тэватрона и LHC // ЯФ. 2012. - Т. 75, № 3. - С. 349-361.

89. Rodrigo G., Ferrario P. Charge asymmetry: a theory appraisal 11 Nuovo Cirri.- 2010,- Vol. C33. P. 04, arXiv:1007.4328 hep-ph.

90. Aguilar-Saavedra J. A., Perez-Victoria M. Simple models for the top asymmetry: constraints and predictions // JHEP.— 2011. — Vol. 1109.- P. 097, arXiv: 1107 . 0841 hep-ph.

91. Gresham M. I., Kim I.-W., Zurek K. M. On Models of New Physics for the Tevatron Top AFB 11 Phys.Rev. 2011,- Vol. D83.-P. 114027, arXiv: 1103. 3501 hep-ph.

92. Haisch U., Westhoff S. Massive Color-Octet Bosons: Bounds on Effects in Top-Quark Pair Production // JHEP. 2011. - Vol. 1108. -P. 088, arXiv: 1106. 0529 hep-ph.

93. Shu J., Wang K., Zhu G. A Revisit to Top Quark Forward-Backward Asymmetry 11 Phys.Rev.- 2012,- Vol. D85. P. 034008, arXiv:1104.0083hep-ph.

94. Tavares G. M., Schmaltz M. Explaining the t-tbar asymmetry with a light axigluon // Phys.Rev. 2011,- Vol. D84. - P. 054008, arXiv:1107.0978hep-ph.

95. Vignaroli N. A New Strategy to Discover Heavy Colored Vectors at the Early LHC // Nuovo Cim. 2011,- Vol. C34. - P. 6, arXiv:1107.4558hep-ph.

96. Djouadi A., Moreau G., Richard F. Forward-backward asymmetries of the bottom and top quarks in warped extra-dimensionalmodels: LHC predictions from the LEP and Tevatron anomalies // Phys.Lett. — 2011,- Vol. B701.- Pp. 458-464, arXiv:1105.3158hep-ph.

97. Bauer M., Goertz F., Haisch U., Pfoh T., Westhoff S. Top-Quark Forward-Backward Asymmetry in Randall-Sundrum Models Beyond the Leading Order // JHEP.- 2010,- Vol. 1011,- P. 039, arXiv:1008.0742hep-ph.

98. Westhoff S. Top-Quark Forward-Backward Symmetry.— 2011.— arXiv:1105.4624hep-ph.

99. Wang H., Wang Y.-k., Xiao B., Zhu S.-h. New color-octet axial vector boson revisited again // Phys.Rev. — 2011.— Vol. D84.— P. 094019, arXiv: 1107. 5769 hep-ph.

100. Wang X.-P., Wang Y.-K., Xiao B., Xu J., Zhu S.-h. New Color-Octet Vector Boson Revisit // Phys.Rev. 2011. - Vol. D83. — P. 115010, arXiv:1104.1917hep-ph.

101. Kamenik J. F., Shu J., Zupan J. Review of new physics effects in t-tbar production. — 2011.— arXiv: 1107 . 5257 hep-ph.

102. CDF Collaboration. Measurement of the Inclusive Forward-Backward Asymmetry and its Rapidity Dependence Afb(\Ay\) of tt Production in 5.3/fb of Tevatron Data.— 2010,— CDF/ANAL/TOP/PUBLIC/10224.

103. Abazov V. M. et al. Forward-backward asymmetry in top quarkantiquark production // Phys.Rev. 2011. - Vol. D84. - P. 112005, arXiv:1107.4995hep-ex.

104. Мартынов M. В., Смирнов А. Д. Рождение цветных скалярных частиц в рр-столкновениях и массы скалярных глюонов из будущих данных LHC // ЯФ. 2010. - Т. 73, № 7. - С. 1247-1253. -Phys. At. Nucl. V. 73, No. 7, pp. 1207-1213 (2010).

105. Popov P. Y., Povarov A. V., Smirnov A. D. Fermionic decays of scalar leptoquarks and scalar gluons in the minimal four color symmetry model // Mod. Phys. Lett. A. 2005. - Vol. 20. - P. 3003, arXiv:hep-ph/0511149.

106. Поваров А. В., Попов П. Ю., Смирнов А. Д. Доминирующие распады лептокварков и скалярных глюонов // ЯФ. — 2007. — Т. 70. С. 771. - Phys.At.Nucl 70, 739 (2007).

107. Choi S. Y., Drees M., Kalinowski J., Kim J. M., Popenda E., Zerwas P. M. Color-Octet Scalars of N=2 Supersymmetry at the LHC // Phys. Lett.- 2009.- Vol. B672. Pp. 246-252, arXiv:0812.3586hep-ph.

108. Chen C.-R., Klemm W., Rentala V.f Wang K. Color Sextet Scalarsat the CERN Large Hadron Collider 11 Phys. Rev.- 2009,-Vol. D79. P. 054002, arXiv :0811.2105 hep-ph .

109. Dongpei Z. Zeros in scattering amplitudes and the structure of non-Abelian gauges theories 11 Phys. Rev. D.— 1980.— Vol. 22,— P. 2266.

110. Ченг Т.-П., Ли JI.-Ф. Калибровочные теории в физике элементарных частиц. — М.:Мир, 1988.

111. Alekhin S. Parton distributions from deep-inelastic-scattering data // Phys.Rev.D. — 2003,- Vol. 67,- P. 014002, arXiv:hep-ph/0211096.

112. Kersevan B. P., Richter-Was E. The Monte Carlo Event Generator AcerMC 1.0 with Interfaces to PYTHIA 6.2 and HERWIG 6.3 11 Comput. Phys. Commun.- 2003,- Vol. 149,- P. 142. http:// arxiv.org/abs/hep-ph/0201302.

113. Bartsch V., Quast G. Expected Signal Observability at Future Experiments. 2005. - CMS-NOTE-2005-004.

114. Bityukov S. I., Krasnikov N. V. Observability and probability of discovery in future experiments.— 1999.— arXiv:hep-ph/9908402. INR-0945C-99.

115. Amsler C., et al. (PDG). Review of Particle Physics // Phys. Lett. B. — 2008. — Vol. 667,- P. 1.

116. Aaltonen Т., et al. (CDF Collaboration). Search for new physics in high mass electron-positron events in pp collisions at y/s =1.96- TeV // Phys. Rev. Lett. 2007.- Vol. 99,- P. 171802, arXiv:0707.2524 hep-ex.

117. Cheung K.-m. Constraints on electron quark contact interactions and implications to models of leptoquarks and extra Z bosons // Phys. Lett. 2001,- Vol. B517. - Pp. 167-176, arXiv:hep-ph/0106251.

118. Smirnov A. D. Minimal four-color model with quark-lepton symmetry and constraints on the Z'-boson mass // Phys. At. Nucl. — 1995. Vol. 58, no. 12. - Pp. 2137-2143.

119. Alcaraz J. et al. A Combination of preliminary electroweak measurements and constraints' on the standard model. — 2006. — arXiv:hep-ex/0612034.

120. Smirnov A. D., Zaitsev Y. S. On a possible manifestation of the four color symmetry Z' boson in events at the LHC // Mod. Phys. Lett. 2009,- Vol. A24. - Pp. 1199-1207, arXiv:0902.2931hep-ph.,

121. Smirnov A. The Minimal quark lepton symmetry model and the limit on Z-prime mass // Phys.Lett. — 1995.— Vol. B346.— Pp. 297-302, arXiv:hep-ph/9503239.

122. Cacciari M., Frixione S., Mangano M. L., Nason P., Ridolfi G. Updated predictions for the total production cross sections of top and of heavier quark pairs at the Tevatron and at the LHC // JHEP. — 2008. Vol. 09,- P. 127, arXiv: 0804 .2800 hep-ph.

123. Kidonakis N., Vogt R. The Theoretical top quark cross section at the Tevatron and the LHC 11 Phys. Rev. 2008. - Vol. D78. -P. 074005, arXiv :0805.3844 hep-ph .

124. CDF Collaboration. Combination of CDF top quark pair production cross section measurements with up to 4.6 fb~1.— 2009.— Public Note 9913.

125. Aaltonen T. et al. Evidence for a Mass Dependent Forward-Backward Asymmetry in Top Quark Pair Production // Phys.Rev. — 2011. Vol. D83. — P. 112003, arXiv: 1101. 0034 hep-ex.

126. Мартынов M. В., Смирнов А. Д. Киральная цветовая симметрия и ограничения на массу G'-бозона из новых данных Тэватрона по рождению ii-кварков // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. — 2011. — Т. 1(22).-С. 305-312.

127. Cao J., Wang L., Wu L., Yang J. M. Top quark forward-backward asymmetry, FCNC decays and like-sign pair production as a joint probe of new physics // Phys.Rev. 2011. - Vol. D84. - P. 074001, arXiv:1101.4456hep-ph.

128. Dobrescu B. A., Fox P. J. Quark and lepton masses from top loops //

129. JHEP. — 2008,- Vol. 08.- P. 100, arXiv: 0805 . 0822 hep-ph.

130. Idilbi A., Kim C., Mehen T. Factorization and resummation for single color-octet scalar production at the LHC // Phys. Rev. — 2009. — Vol. D79. — P. 114016, arXiv: 0903. 3668 hep-ph.

131. Idilbi A., Kim C., Mehen T. Pair Production of Color-Octet Scalars at the LHC // Phys. Rev.- 2010,- Vol. D82. P. 075017, arXiv:1007.0865hep-ph.

132. Barger V., Keung W.-Y., Yu C.-T. Tevatron Asymmetry of Tops in a W',Z' Model 11 Phys.Lett. 2011,- Vol. B698. - Pp. 243-250, arXiv:1102.0279hep-ph.

133. Bhattacherjee B., Biswal S. S., Ghosh D. Top quark forward-backward asymmetry at Tevatron and its implications at the LHC // Phys.Rev. — 2011.- Vol. D83. P. 091501, arXiv:1102.0545hep-ph.

134. Sehgal L. M., Wanninger M. Forward-Backward Asymmetry In Two Jet Events: Signature Of Axigluons In Proton Anti-Proton Collisions // Phys. Lett. - 1988. - Vol. B200. - P. 211.

135. Shao D. Y. et al. Model independent analysis of top quark forward-backward asymmetry at the Tevatron up to 0(a2s/A2) // Phys. Rev. 2011,- Vol. D84. — P. 054016, arXiv: 1107 . 4012 hep-ph.

136. Moch S.} Uwer P. Heavy-quark pair production at two loops in QCD // Nucl. Phys. Proc. Suppl. 2008.- Vol. 183.- Pp. 7580, arXiv:0807.2794hep-ph.,

137. Kuhn J. H., Rodrigo G. Charge asymmetry of heavy quarks at hadron colliders // Phys. Rev. 1999.- Vol. D59. - P. 054017, arXiv:hep-ph/9807420.

138. Bowen M. T., Ellis S. D., Rainwater D. Standard model top quark asymmetry at the Fermilab Tevatron // Phys. Rev. — 2006. — Vol. D73. — P. 014008, arXiv:hep-ph/050 92 67.

139. Almeida L. G., Sterman G., Vogelsang W. Threshold Resummation for the Top Quark Charge Asymmetry // Phys. Rev. — 2008. — Vol. D78. — P. 014008, arXiv: 0805 .1885 hep-ph.

140. Zerwekh A. R. Axigluon Couplings in the Presence of Extra Color-Octet Spin-One Fields // Eur. Phys. J.- 2010,- Vol. C65.-Pp. 543-546, arXiv: 0908.3116 hep-ph.,

141. Frampton P. H., Shu J., Wang K. Axigluon as Possible Explanation for pp —¥ tt Forward-Backward Asymmetry 11 Phys. Lett. — 2010. — Vol. B683.-Pp. 294-297, arXiv: 0911. 2955 hep-ph.

142. Shu J., Tait T. M. P., Wang K. Explorations of the Top Quark Forward-Backward Asymmetry at the Tevatron // Phys. Rev. — 2010.- Vol. D81. — P. 034012, arXiv: 0911. 3237 hep-ph.

143. Jung S., Murayama H., Pierce A., Wells J. D. Top quark forwardbackward asymmetry from new t-channel physics // Phys. Rev. — 2010.-Vol. D81. — P. 015004, arXiv: 0907 . 4112 hep-ph.

144. Djouadi A., Moreau G., Richard F., Singh R. K. The forward-backward asymmetry of top quark production at the Tevatron in warped extra dimensional models // Phys. Rev.— 2010. — Vol. D82. — P. 071702, arXiv: 0906 . 0604 hep-ph.,

145. Cheung K., Keung W.-Y., Yuan T.-C. Top Quark Forward-Backward Asymmetry // Phys. Lett. 2009. - Vol. B682. - Pp. 287-290, arXiv:0908.2589hep-ph.

146. Arhrib A., Benbrik R., Chen C.-H. Forward-backward asymmetry of top quark in diquark models // Phys. Rev. — 2010.— Vol. D82.— P. 034034, arXiv: 0911. 4875 hep-ph.

147. Cao J., Heng Z., Wu L., Yang J. M. Top quark forward-backward asymmetry at the Tevatron: a comparative study in different new physics models // Phys. Rev. 2010,- Vol. D81.- P. 014016, arXiv:0912.1447 hep-ph.

148. Cao Q.-H., McKeen D., Rosner J. L., Shaughnessy G., Wagner C. E. M. Forward-Backward Asymmetry of Top Quark Pair Production // Phys. Rev.- 2010,- Vol. D81.- P. 114004, arXiv:1003.3461hep-ph.,

149. Chen C.-H., Cvetic G., Kim C. S. Forward-backward asymmetry of top quark in unparticle physics // Phys.Lett. — 2010. — Vol. B694. — Pp. 393-397, arXiv: 1009. 4165 hep-ph.

150. Chivukula R. S., Simmons E. H., Yuan C. P. Axigluons cannot explain the observed top quark forward- backward asymmetry // Phys.Rev. — 2010.- Vol. D82. P. 094009, arXiv:1007.0260hep-ph.

151. Ferrario P., Rodrigo G. Charge asymmetry of top quarks // PoS. — 2010.-Vol. DIS2010. — P. 191, arXiv: 1006 . 5593 hep-ph.

152. Xiao B., Wang Y.-k., Zhu S.-h. Forward-backward Asymmetry and Differential Cross Section of Top Quark in Flavor Violating Z' model at 0(a2aax) 11 Phys. Rev. 2010,- Vol. D82. - P. 034026, arXiv:1006.2510hep-ph.,

153. Barger V., Keung W.-Y., Yu C.-T. Asymmetric Left-Right Model and the Top Pair Forward- Backward Asymmetry // Phys.Rev. — 2010,- Vol. D81. — P. 113009, arXiv: 1002 .1048 hep-ph.

154. Wang Y.-k., Xiao B., Zhu S.-h. One-side Forward-backward Asymmetry in Top Quark Pair Production at CERN Large Hadron Collider // Phys. Rev.- 2010,- Vol. D82. P. 094011, arXiv:1008.2685hep-ph.

155. Dorsner I., Fajfer S., Kamenik J. F., Kosnik N. Light Colored Scalar as Messenger of Up-Quark Flavor Dynamics in Grand Unified Theories // Phys.Rev.- 2010,- Vol. D82. P. 094015, arXiv:1007.2604 hep-ph.

156. Kom C. H., Stirling W. J. Charge asymmetry ratio as a probe of quarkflavour couplings of resonant particles at the LHC // Eur.Phys.J. — 2011,- Vol. C71. — P. 1546, arXiv: 1010 .2988 hep-ph.

157. Lee J. P., Lee K. Y. A like-sign dimuon charge asymmetry at Tevatron induced by the anomalous top quark couplings. — 2010.— arXiv:1010.6132hep-ph.

158. Degrande C., Gerard J.-M., Grojean C., Maltoni F., Servant G. Non-resonant New Physics in Top Pair Production at Hadron Colliders // JHEP. — 2011.- Vol. 1103,- P. 125, arXiv: 1010 . 6304 hep-ph.

159. Xiao В., Wang Y.-k., Zhu S.-h. New Color-Octet Vector Boson? — 2010.- arXiv:1011.0152hep-ph.

160. Wang Y.-k., Xiao В., Zhu S.-h. One-side forward-backward asymmetry at the LHC 11 Phys. Rev. 2011. - Vol. D83. - P. 015002, arXiv:1011.1428hep-ph.

161. Cao J., Wu L., Yang J. M. New physics effects on top quark spin correlation and polarization at the LHC: a comparative study in different models // Phys.Rev. 2011.- Vol. D83. - P. 034024, arXiv:1011.5564hep-ph.

162. Burdman G., de Lima L., Matheus R. D. New Strongly Coupled Sector at the Tevatron and the LHC 11 Phys.Rev. 2011. - Vol. D83. -P. 035012, arXiv: 1011. 6380 hep-ph.

163. Jung D.-w., Ко P., Lee J. S., Nam S.-h. Model-independent analysis of forward-backward asymmetry of top quark production atthe Tevatron 11 PoS.- 2010.- Vol. ICHEP2010.- P. 397, arXiv:1012.0102hep-ph.

164. Choudhury D., Godbole R. M., Rindani S. D., Saha P. Top polarization, forward-backward asymmetry and new physics // Phys.Rev. — 2011.- Vol. D84. — P. 014023, arXiv: 1012 . 4750 hep-ph.

165. Collab. C. Measurement of the Charge Asymmetry in Top Quark Pair Production. CMS PAS TOP-11-014.

166. Alekhin S., Melnikov K., Petriello F. Fixed target Drell-Yan data and NNLO QCD fits of parton distribution functions 11 Phys. Rev. — 2006. Vol. D74. - P. 054033, arXiv:hep-ph/0606237.

167. Kidonakis N. Top quark pair and single top production at Tevatron and LHC energies // PoS. 2010.- Vol. ICHEP2010. - P. 059, arXiv:1008.2460hep-ph.

168. Melnikov K., Schulze M. NLO QCD corrections to top quark pair production in association with one hard jet at hadron colliders // Nucl. Phys.- 2010.- Vol. B840. Pp. 129-159, arXiv:1004.3284hep-ph.

169. Dittmaier S., Uwer P., Weinzierl S. NLO QCD corrections to t anti-t + jet production at hadron colliders // Phys. Rev. Lett. — 2007. — Vol. 98,- P. 262002, arXiv:hep-ph/0703120.

170. Bevilacqua G., Czakon M., van Hameren A., Papadopoulos C. G., Worek M. Complete off-shell effects in top quark pair hadroproduc-tion with leptonic decay at next-to-leading order // JHEP. — 2011. — Vol. 1102. P. 083, arXiv: 1012. 4230 hep-ph.