Эффекты цветовой симметрии в физике кварков и лептонов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ

На правах рукописи

Смирнов Александр Дмитриевич

ЭФФЕКТЫ ЦВЕТОВОЙ СИММЕТРИИ В ФИЗИКЕ КВАРКОВ И ЛЕПТОНОВ

Специальность: 01.04.02 - теоретическая физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание ученой степени доктора физико-математических паук

Протвино - 2009

003464235

УДК 539.12.01

Работа выполнена в Ярославском государственном университете им. П.Г. Демидова.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, академик РАН Рубаков Валерий Анатольевич (ИЯИ РАН, Москва),

доктор физико-математических наук

Боос Эдуард Эрнстович (НИИ ЯФ МГУ, Москва),

доктор физико-математических наук

Киселев Валерий Валерьевич (ГНЦ "ИФВЭ", Протвино).

Ведущая организация:

Петербургский Институт ядерной физики им. Б.П. Константинова РАН.

Защита состоится "_"_2009 г. в_часов на заседании диссертационного совета Д 201.004.01 в ГНЦ "Институт физики высоких эиергий" по адресу: 142281, Московская область, г. Протвино, Институт физики высоких энергий.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФВЭ г. Протвино.

Автореферат разослан "_"_2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 201.004.01

Рябов Ю.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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

GSM = SUC(3) х SUl(2) х £/(1), (1)

является в настоящее время надежной теоретической основой для описания взаимодействий кварков, лептонов и калибровочных полей при энергиях действующих ускорителей, а поиски и исследования возможных расширений СМ составляют одно из интересных направлений современных исследований по физике элементарных частиц. Интерес к таким исследованиям в теоретическом отношении обусловлен возможностью нахождения следующей ступени в объединенном описании электрослабого и сильного взаимодействий на основе симметрии, более широкой по сравнению с симметрией (1) СМ. В экспери-ментальнеом отношении исследования возможных расширений СМ в настоящее время приобретают повышенный интерес в связи с предстоящим вводом в строй Большого адронного коллайдера LHC (Large Hadron Collider) и открывающимися на нем новыми возможностями для экспериментальных поисков и исследований возможных эффектов новой физики за пределами СМ. В этой связи особый интерес имеют такие расширения СМ, которые предсказывают эффекты ноной физики при энергиях действующих или будущих ускорителей (порядка 1 ТэВ и ниже) и, следовательно, доступные для своей экспериментальной проверки. Среди таких расширений СМ наиболее разработанным является суперсимметричное расширение СМ, минимальный вариант которого будет доступен обстоятельной экспериментальной проверке на LHC, представляют интерес модели с расширенным хиггсовским сектором (модели с двумя хиггсовскими дублетами), модели с лево-правой симметрией и др.

Одно из возможных расширений СМ может быть основано на известной идее Пати - Салама о возможной четырехцветовой симметрии между кварками и лептонами, рассматривающей лептоны как четвертый цвет. В простейшем виде четырехцветовая симметрия может быть объединена с симметрией стандартной модели в виде прямого произведения

Gnew == Gc х SUL{2) х ВД), (2)

где Gc группа четырехцветовой симметрии (которая может быть векторного Gc = SUv(4), общего кирального Gc = SUi{A) х 51/д(4) или одного из специальных лево- или право-кирального типов). S{/¿(2)-электрослабая группа

СМ для левых фермионов и £//?(!) -дополнительный фактор для правых фер-мионов.

Замечательным свойством четырехцветовой симметрии является предсказание для электрических зарядов кварков и лептонов их простого выражения

ОТ* = ]/1 № + | + ~ (3)

через генераторы группы (2), при этом дробность электрических зарядов для кварков при их целочисленности для лептонов естественно обеспечивается генераторами группы четырехцветовой симметрии. Последнее обстоятельство может являться своего рода сигналом о существовании в природе четырехцветовой симметрии между кварками и лаптопами.

Прямым следствием спонтанно нарушенной четырехцветовой симметрии является предсказание в калибровочном секторе новых частиц - 5[/с(3) - цветовых триплетов калибровочных лептокварков векторного, киралыюго или смешанного типов с электрическим зарядом ±2/3 и сравнительно большими массами (наиболее сильными являются нижние ограничения на массы векторных лептокварков, следующие из непаблюдения распадов типа К^ —>

и составляющие при отсуствии фермионного смешивания порядка 103 ТэВ).

Отметим также, что в дополнение к новым калибровочным частицам че-тырёхцветовая симметрия кварков и лептонов предсказывает существование новых частиц и в скалярном секторе. Так. при хиггсовском механизме генерации масс кварков и лептонов четырёхцветовая симметрия в её минимальном векторном варианте [Сс — 517у(4), минимальная кварк-лептон симметричная модель (МКЛС-модель)) предсказывает существование 5 скалярных дублетов группы 5£/£(2)

(Р^ (Ф[\

ы-']' и*;' и;1 иН (4)

а / \ п / \ / \ * /

с электрическими зарядами

( 2/3 ) ' ( -2/3 ) ' ( 0 ) ' ( О

здесь - два дублета скалярных лептокварков,'^ - дублет скалярных глю-онов, Ф' - дополнительный бесцветный скалярный дублет и - стандарт-

ный хиггсовский дублет с вакуумным средним т], а = 1,2,3, к = 1,2, ...,8 -5?7с(3)-цветовые индексы.

Характерной особенностью скалярных дублетов (4) является то, что вследствие своего хигсовского происхождения их юкавские константы связи с фер-мионами оказываются пропорциональными отношениям ту/г? масс фермио-нов тп/ к вакуумному среднему СМ 77, и, следовательно, естественно малыми для обычных и-, в-кварков (тпи/т] ~ тп^ц ~ 10~5,тп3/т) ~ 1СГ3) и лепто-нов, более существенными для тяжелых с- и Ь-кварков [тс/т] ~ гпъ/г] ~ Ю-2) и особенно значительными для ¿-кварка (т*/т) ~ 0.7). Вследствие этого 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 5« (в отличие от векторных) и скалярные глюоны Р могут быть относительно легкими, с массами ниже 1 ТэВ, без противоречий с данными по 5, Т, [/—параметрам радиационных поправок и по —> распадам. При массах порядка и ниже 1 ТэВ такие скалярные частицы могут приводить к эффектам четырех-цветовой симетрии, доступным для наблюдения уже при энергиях будущих ускорителей (типа ЬНС или 1ЬС). В частности, будучи цветными объектами группы 5[/с(3), скалярные лептокварки и скалярные глюоны Г 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 и скалярных глюонов оказываются достаточными для эффективного рождения этих частиц на ЬНС и поиски таких частиц на ЬНС представляли бы интерес. Кроме возможности своего прямого рождения на ЬНС скалярные лептокварки и скалярные глюоны Р при своих относительно малых массах ( порядка или ниже 1 ТэВ ) могут приводить и к другим эффектам четырёхцветовой симметрии, доступным для наблюдения при энергиях будущих ускорителей.

Таким образом, исследование возможных эффектов четырёхцветовой симметрии кварков и лептонов при энергиях действующих и будущих ускорителей является актуальной.

Цель диссертационной работы состоит в теоретическом исследовании возможных эффектов четырёхцветовой симметрии кварков и лептонов при высоких и при умеренных (достижимых на действующих и будущих ускорителях типа ЬНС или 1ЬС) энергиях, а также некоторых эффектов 5?7С(3)-цветовой симметрии кварков в физике тяжелых кваркониев.

Личный вклад автора. Все результаты диссертации получены лично автором. Сложные аналитические и компьтерные вычисления проводились

параллельно и независимо автором и другими соавторами статей, что обеспечило высокую надежность полученных результатов.

Научная новизна результатов. Впервые исследовано минимальное расширение СМ, содержащее четырехцветовую кварк - лептонную симметрию с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов (МКЛС-модель). Впервые получены взаимодействия предсказываемых моделью (в дополнение к стандартному хиггсовскому дублету дублетов скаляр-

ных лептокварков скалярных глюонов Ра и дополнительного скалярного дублета Ф„ с кварками и лептонами и показано, что найденные юкавские константы связи этих взаимодействий, будучи пропорциональными отношениям масс кварков и лептонов к вакуумному среднему СМ, естественно малы для обычных кварков и лептонов, более заметны для тяжелых с-, 6-кварков и особенно значительны для ¿-кварка.

Найдены вклады скалярных дублетов МКЛС -модели в радиационные поправки с использованием формализма 5-, Т-, ¿/-параметров радиационных поправок Пескина-Такеучи и с учетом экспериментальных данных по Я, Т. С/ впервые показано, что дублеты скалярных лептокварков и скалярных глюонов могут быть относительно легкими (с массами порядка и ниже 1 ТэВ), при этом наличие таких легких частиц ослабляет имеющееся в СМ верхнее ограничение на массу хиггсовского бозона.

Из экспериментальных данных по распадам К® и В0 4 етт±

впервые получены нижние ограничения на массы киральных калибровочных лептокварков, предсказываемых четырехцветовой симметрией кираль-ного типа, и на массы скалярных лептокварков МКЛС-модели а также с учетом текущих данных по рассматриваемым распадам обновлены имевшиеся ограничения на массу векторного лептокварка. Впервые показано, что полученные ограничения на массы скалярных лептокварков МКЛС-модели (в отличие от калибровочных лептокварков) являются вследствие отмеченной выше малости их кжавских констант весьма слабами, порядка или ниже существующих нижних пределов на массы скалярных лептокварков из их прямых поисков.

Впервые исследованы фермионные и слабые распады дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов МКЛС-модели и найдены доминирующие моды этих распадов с оценками их ширин и относительных вероятностей, впервые исследованы вклады скалярных лептокварков в редкие распады кварка вида Ь сй^ии с обсуждением возможностей их детектит-

рования на ЬНС, в сечение <т((- рождения Й- пар в е+е~ -аннигиляции в интер-

вале энергий сталкивающейся е+е~ пары л/э = 200—1000 ГэВ, включающем в себя обсуждаемые энергии электрон--позитронного коллайдера НС, впервые отмечены характерные особенности дополнительного ^'-бозона, предсказываемого четырехцветовой кварк-лептонной симметрией векторного типа.

Рассмотрены особенности в спектре масс тяжелых кваркониев. обусловленные калибровочной 5УС(3)-симметрией, и исследованы эффекты масс конечных кварков в многочастичных распадах тяжелых кваркониев. Впервые найдена полная ширина кварк-глюонного распада тяжелого паракваркония как функция масс конечных кварков и вычислена относительная вероятность Вг{т1с —> Нед) в хорошем согласии с текущим экспериментальным значением суммарной относительной вероятности Вг{ т]с -> К К + X) распадов пара-чармония вида т]с -> К К + X. Получены аналогичные предсказания для относительных вероятностей Вг(гц, -> ссд) и Вг(щ —> ёзд) распадов пара-боттомония вида щ —> БЕ) + X и щ —> К К + X соответственно.

Практическая ценность работы состоит в том, что проведенное в пей исследование минимального расширения СМ, содержащего четырехцветовую кварк - лептонную симметрию с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов, свидетельствует о возможности экспериментальной проверки рассмотренного варианта новой физики на будущих ускорителях типа ЬНС и 1ЬС. Полученные в работе результаты могут быть полезны при планировании и проведении экспериментов по поиску возможных эффектов новой физики на ЬНС.

Полученные в работе из данных по 5-, Т-. [/-параметрам радиационных поправок и по лептонным распадам и В°-мезонов ограничения на массы дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов показывают, что эти скалярные частицы могут быть легкими (с массами порядка и ниже 1 ТэВ), а полученные оценки ширин и относительных вероятностей их доминирующих распадов вместе с имеющимися в литературе оценками сечений их рождения на ЬНС свидетельствуют о принципиальной наблюдаемости этих частиц на ЬНС. Поиски таких частиц на ЬНС могли бы привести или к обнаружению этих частиц или к установлению ограничений на их массы, которые будут новыми для скалярных глюонов и наиболее сильными из имеющихся к настоящему времени для скалярных лептокварков.

Как показано в работе, рассматриваемые скалярные лептокварки могут приводить к редким распадам ¿-кварка вида X —> с Ц , I сцщ с относительными вероятностями, достигающими в определенной области масс скалярных лептокварков и параметров смешивания модели значений поряд-

ка 10~5, сопоставимых с возможной на LHC чувствительностью к таким распадам, что может быть использовано при планировании и проведении экспериментов по исследованию редких распадов i-кварка на LHC.

Проведенное исследование вкладов рассматриваемых скалярных лепто-кварков в сечения рождения кварк-антикварковых пар в е+е ~-aim игил яции при yfs = 200 — 1000 ГэВ показало, что указанные вклады могут быть существенны при рождении it- пар и приводить в рассмотренном интервале энергий к заметному отклонению сечения ati рождении it- пар от предсказаний СМ, что может быть наблюдаемо на электрон-позитронпом коллайдере типа ILC. Это обстоятельство наряду с другими следует принимать во внимание при обсуждении проекта ILC.

Проведенное исследование свойств Z'-бозона, предсказываемого четырех-цветовой кварк-лептонной симметрией векторного типа, в частности, полученное из данных LEP2 ограничение на его массу mz< >1.4 ТэВ, показывает, что рассматриваемый Z'~бозон может проявить себя на LHC, например, через усиление рождения лептон-антилептонных пар, и его поиски на LHC представляют интерес.

Вычисленная в работе ширина кварк-глюонного распада т)с —» ssg в хорошем согласии с суммарной относительной вероятностью распадов т]с —> КК+ X может быть полезна при дальнейшем анализе таких распадов, а полученные в работе предсказания для относительных вероятностей Вг(т]ь —> ссд) и Вг(щ —> ssg) могут быть использованы при поисках распадов паработтомо-ния вида гц, -» DD + X и щ —> К К + X соответственно.

Результаты работы цитируются в литературе, а полученные из распадов —> е^д*, В0 —» етг± ограничения на массу кирального калибровочного и скалярных лептокварков включены в новое издание международных Таблиц элементарных частиц (С. Amsler et al. (Particle Data Group). The Review of Particle Physics. Phys. Lett. B667, 1 (2008) ).

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Сформулирована минимальная кварк - лептон - симметричная модель объединенного описания электрослабого и сильного взаимодействий, содержащая четырехцветовую кварк - лептонную симметрию векторного типа с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов (МКЛС-модель). Описаны взаимодействия предсказываемых новых калибровочных полей (векторного лептокварка V и дополнительного Z'-бозона) с кварками и лептонами и рассмотрены предсказываемые моделью соотношения между массами калибровочных полей.

Дано описание скалярного сектора модели и найдены взаимодействия предсказываемых моделью (в дополнение к стандартному хиггсовско-му дублету дублетов скалярных лептокварков скалярных

глюонов Ра и дополнительного скалярного дублета Ф'а с кварками и леп-тонами. Получены выражения для юкавских констант связи скалярных дублетов с фермионами через отношения масс кварков и лептонов к вакуумному среднему стандартной модели и параметры смешивания модели и показано, что в силу своего хиггсовского происхождения указанные константы естественно малы для обычных кварков и лептонов, более заметны для тяжелых с-, Ь-кварков и особенно значительны для ¿-кварка.

2. Вычислены и исследованы вклады дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов МКЛС-модели в 5-, Т-, {/-параметры радиационных поправок Пескина-Такеучи. Показано, что вклады в Т- и II-параметры от рассматриваемых скалярных дублетов вследствие смешивания скалярных лептокварков и расщепления масс нейтральных компонент скалярных глюонов не являются положительно определенными. Это приводит к возможности взаимного сокращения указанных вкладов и, как следствие, к возможности ослабления ограничений на массы этих частиц. Из сравнения рассмотренных вкладов с экспериментальными данными по 5, Т, и показано, что рассматриваемые скалярные лептокварки и скалярные глюоны могут быть легкими (с массами ниже 1 ТэВ). при этом наличие таких легких частиц может улучшать (по сравнению с СМ) согласие модели с данными по 5, Г, II и ослабляет имеющееся в СМ верхнее ограничение на массу хиггсовского бозона.

3. Вычислены и проанализированы вклады в ширины лептонных распадов К\- и В°-мезонов от векторного и скалярных лептокварков МКЛС - модели и от киральных калибровочных лептокварков, предсказываемых четырехцветовой симметрией кирального типа. Из текущих экспериментальных данных по распадам -> е^ц* и В° —> етг± получены ограничения на массы калибровочных (векторного и кирального) лептокварков с возможностью их ослабления возможной малостью соответствующих параметров фермионного смешивания. Из экспериментальных данных по распадам К£ —> е^ц* получены ограничения на массы скалярных лептокварков, которые в отличие от масс калибровочных лептокварков оказываются (в силу малости соответствующих юкавских констант) слабыми, порядка или ниже существующих нижних пределов на массы скалярных лептокварков из их прямых поисков.

4. Исследованы фермионные и слабые распады дублетов скалярных леп-токварков и скалярных глюонов МКЛС - модели с оценками их ширин и относительных вероятностей. Показано, что среди всех возможных фер-МИ01ШЫХ распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов наиболее вероятными являются распады с рождением кварков третьего поколения. В случае относительно небольшого расщепление масс Дтп внутри скалярных дублетов (Дт < тцг) указанные моды являются доминирующими с близкими к единице относительными вероятностями и ширинами (при массах распадающихся частиц ниже 1 ТэВ) порядка нескольких ГэВ. В случае Дга > ту? наряду с указанными фермионными распадами возможны и слабые распады 5 —» 5'И7, ^ Е'\У с ширинами порядка нескольких ГэВ, т.е. сопоставимыми с ширинами фермионных распадов. Поиски рассмотренных распадов на ЬНС представляют интерес.

5. Рассмотрены редкие распады ¿-кварка вида t —> ¿ —> с£»:г>£, индуцируемые дублетами скалярных лептокварков МКЛС - модели. Вычислены парциальные ширины этих распадов и найдены полные ширины заряженной лептонной моды Г(£ —> с1+г1~) = —> сЦ 1~к ) и нейтринной моды Г(£ —с й' и) = к Г(£ —> с щ) в независимом от фер-мионпого смешивания виде. Показано, что соответствующие найденным ширинам относительные вероятности при допустимых значениях масс скалярных лептокварков и угла Ф^-Ф^ - смешивания могут быть порядка Ю-5, т.е. близкими к ожидаемой чувствительности ЬНС к этим распадам, и поиски распадов t —Ц, £ с ц ук на ЬНС представляют интерес.

6. Вычислены и проанализированы вклады дублетов скалярных лептокварков в сечения ег^д.^ процессов е+е~ -> (¿¡„О]а рождения кварк-антикварковых пар к с+е~~ аннигиляции в МКЛС - модели в интервале энергий сталкивающейся е+е~ пары у/Л = 200 — 1000 ГэВ. Показано, что указанные вклады наиболее существенны для процессов с рождением ¿-кварка. В частности, при массе скалярного лептокварка т5(+) ~ 250 — 500 ГэВ и параметре смешивания к^ ~ 1.0 в интервале энергий — 400 — 1000 ГэВ сечение рождения ¿¿-пары может составлять порядка нескольких пикобарн и заметно превышать соответствующее сечение в СМ. В отличие от этого оценки сечения <гц процесса рождения ¿с-пар (отсутствующего в древесном приближении в СМ) и вкладов скалярных лептокварков Ааг/, в сечения егсг, Сту- составляют п рассматриваемой области энергий, масс и параметров

смешивания порядка ац ~ Ю-4 пбн, АДа^ < 10~5 пбн, что значительно меньше имеющихся экспериментальных ошибок в измерении этих сечений. Полученные результаты, в частности, оценки сечения а^ с учетом вкладов скалярных лептокварков могут представлять интерес для обсуждаемых в литературе проектов типа 1ЬС.

7. Исследованы свойства дополнительного ¿Г-бозона, предсказываемого четырехцветовой кварк-лептонной симметрией векторного типа.

Получено ограничение на массу 2Г'-бозона из предсказывемого моделью соотношения между массами калибровочных полей и текущего значения параметра ро стандартной модели и составляющее тг< > 480 ГэВ—740 ГэВ для масштаба нарушения цветовой 51^(4)-симметрии Мс = 10 ТэВ - 105 ТэВ.

Из текущих экспериментальных данных по сечению рождения лептон-ных пар на ЬЕР2 получено более сильное по сравнению с предыдущим ограничение на массу /?'-бозона, составляющее тг' > 1.4 ТэВ.

Рассмотрены характерные особенности констант связи ^'-бозона с фермиопами и его фермионных распадов в МКЛС-модели в сравнении с предсказаниями и Ы1-моделсй. Найдено характерное сооотноше-ние для констант связи ^'-бозона с фермионами, являющееся прямым следствием четырехцветовой симметрии. Показано также, что МКЛС-модель дает в 2-3 раза большее по сравнению с и ЬК- моделями значение векторной лептонной константы ¿/'-бозона, что приводит к его относительно большим лептонным ширинам и малому отношению ад-ронной и лептонной ширин.

Указанные особенности вызваны характерным взаимодействием 2'-бозонас фермионами, обусловленным четырехцветовой симметрией кварков и лептонов, и при их экспериментальном обнаружении могут рассматриваться как проявление этой симметрии в распадах ¿/'-бозона.

8. Рассмотрены особенности в спектре масс тяжелых кваркониев, обусловленные калибровочной 5УС(3) -симметрией.

Найдены относительные расщеплепия Р—уровней тяжелого кварко-ния, обусловленные (независимо от вида удерживающего потенциала) пертубативным кулоновским потенциалом одноглюонного обмена. Показано, что эти расщепления с точностью (10-20) % согласуются с данными по расщеплениям Р—уровней в боттомонии, что является аргументом в пользу доминирующей роли одноглюонного обмена в структуре спиновых поправок в боттомонии.

В рамках простой потенциальной модели предсказан интервал возможных значений массы основного связанного состояния Ьс-системы в согласии с последовавшими затем в литературе более точными расчетами и экспериментальным измерением массы Вс-мезона.

Иследованы особенности в спектре масс и в радиационных переходах в тяжелой <2&-системе. Найдены относительные расщепления Р—уровней и ширины ¿Л- переходов в <2&-системе в зависимости от отношения масс составляющих ее Ь- и более тяжелого С}- кварков. Указано на возможность дублетной структуры Р—уровней <56-системы и на возможность определения расщепления п5-уровней по электродипольным переходам. Получены оценки для расщеплений уровней (порядка 10 МэВ) и ширин .Е1-переходов (порядка нескольких кэВ) в фЬ-системе, свидетельствующие о принципиальной наблюдаемости этих особенностей в спектроскопии фб-мезонов.

9. Исследованы угловые и энергетические распределения кварков и глю-онов и эффекты масс конечных кварков в многочастичных распадах тяжелых кваркониев.

Найдена дифференциальная вероятность трехглюонного распада тяжелого паракваркония и указано на эффект преимущественного рождения в данном распаде жестких глюонов с малыми углами разлета. Этот эффект "коллинеаризации" глюонных струй (как и сама возможность такого распада) является прямым следствием цветовой неабелевой структуры трехглюонного взаимодействия в КХД.

Рассмотрены распады тяжелого паракваркония на глюои и кварк-ан-тикварковую пару и тяжелого ортокваркония па кварк - антикварковую пару и два глюона с учетом масс конечных кварков. Показано, что в этих распадах имеет место коллинеарное усиление рождения легких кварк - антикварковых пар йи, ¿(1, ее, за исключением распадов боттомония Г]ь —> ссд и Т —> ссдд с рождением сс-пары, в которых этот эффект отсутствует вследствие сравнительно большой массы с-кварка.

Найдена полная ширина кварк-глюонного распада тяжелого паракваркония как функция масс конечных кварков и получены относительные вероятности таких распадов для т]с- и т]ь~мезонов в зависимости от масс конечных кварков. При текущих значениях токовых масс в- и с-кварков вычислена относительная вероятность Вг(т]с -> ввд) распада т)с —>■ взд в хорошем согласии с текущим экспериментальным значением суммарной относительной вероятности Вг{г]с —> К К + X) распадов

парачармония вида т\с —> К К + X. Получены также относительные вероятности Вг(гц, —ь ссд) и Вг(щ —> ssg), которые могут быть также хорошим приближением для относительных вероятностей распадов иа-работтомония вида щ —> DD + X и г]ъ —>• К К -f X соответственно.

Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались лично автором на следующих Российских и международных конференциях, школах и семинарах:

• Научная сессия ОЯФ АН СССР (Москва, МИФИ, 1984 г.)

• Конференции по проблемам слабых и сильных взаимодействий и гравитации (Москва, ФИАН, 1985 г.; 1987 г.)

• Научная конференция ОЯФ АН СССР "Частицы и ядра при высоких энергиях"(Москва, ИТЭФ, 1986 г.)

• Конференция (сессия ОЯФ АН СССР) по физике элементарных частиц и ядерной астрофизике (Москва, МИФИ, 1990 г.)

• Научная конференция ОЯФ АН СССР по фундаментальным взаимодействиям элементарных частиц (Москва, ИТЭФ, 1990 г.)

• Научные конференции Отделения ядерной физики РАН по фундаментальным взаимодействиям элементарных частиц (Москва, ИТЭФ, 1992 г.; 1994 г.)

• Научные конференции Отделения ядерной физики РАН "Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц"(Москва, ИТЭФ, 1995 г.; 1998г.)

• Научная конференция Отделения ядерной физики РАН "Физика фундаментальных взаимодействий"(Москва, ИТЭФ, 2000г.)

• Научная конференция Секции ядерной физики ОФН РАН "Физика фундаментальных взаимодействий"(Москва, ИТЭФ, 2002 г.)

• Научные сессии-конференции Секции ядерной физики ОФН РАН "Физика фундаментальных взаимодействий "(Москва, ИТЭФ, 2004 г.; 2005 г.; 2007 г.)

• II Всероссийская Конференция "Университеты России - фундаментальные исследования. Физика элементарных частиц и атомного ядра"(Москва, МИФИ, 2001 г.)

• 5th Lomonosov Conferences on Elementary Particles Physics: Elementary Particles and External Fields (Yaroslavl, Russia, 20-25 April 1992)

• Joint International Workshop on High Energy Physics and Quantum Field Theory and on Physics at VLEPP (Zvenigorod, Russia, 1993)

• 8th - 14th International Seminars "Quarks", Russia (Vladimir, 1994; Yaroslavl, 1996; Suzdal, 1998; Pushkin, 2000; Novgorod, 2002; Pushkinskie Gory, 2004; Repino, St.Petersburg, 2006)

• The XXII International Workshop on the Fundamental Problems of High Energy Physics and Field Theory (Protvino, Russia, 1999)

• XLI PNPI Winter School "Nuclear and Particle Physics" (St.-Petersburg, Repino, Russia, 2007)

Автор докладывал результаты исследований на научных семинарах в Отделе теоретической физики ГНЦ РФ "Институт физики высоких энергий", в Отделе теоретической физики Петербургского Института ядерной физики, па кафедре теоретической физики Ярославского государственного университета им. П.Г. Демидова.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 35 работ, в числе которых 20 статей - в журналах, включенных в Перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук, и в Список зарубежных научных изданий, включенных в систему цитирования Web of Science: Science Citation Index Expanded (база по естественным наукам), и 15 статей - в материалах российских и международных конференций и семинаров.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав и заключения. Она содержит два приложения, 38 рисунков и 10 таблиц. Список цитируемой литературы включает 185 наименований. Общий объем диссертации составляет 256 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано краткое описание развития Стандартной Модели (СМ) электрослабого и сильного взаимодействий, обсуждается современный статус СМ и обосновывается актуальность проблемы поиска се возможных расширений, при этом наибольшее внимание уделяется возможному варианту новой физики за пределами СМ, основанному на четырехцветовой симметрии между кварками и лептонами, рассматривающй лептоны как кварки четвертого цвета. Сделан обзор литературы по данной тематике, охарактеризованы основные подходы и методы исследований. Сформулирована цель работы и кратко изложено содержание глав диссертации.

В первой главе дано описание минимальной кварк - лептон - симметричной модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов векторного типа и хиггсовским механизмом генерации масс кварков и лептонов (МКЛС модель).

Первый параграф главы представляет собой краткое введение.

Во втором параграфе дано описание фермионного и калибровочного секторов МКЛС-модели и получены взаимодействия калибровочных полей с кварками и лептонами. Модель основана на калибровочной группе

Опе№ = Й[/у(4) х Я17ь(2) х иа{ 1), (5)

где 31/у(4) - группа четырехцветовой кварк-лептошгой симметрии векторного типа, и является минимальным (в смысле числа вводимых новых калибровочных полей - триплет векторных лептокварков V и дополнительный 2'-бозои) расширением СМ, содержащим четырехцветовую симметрию кварков и лептонов.

В этой модели левые (Ь) и правые (К) базисные кварковые и лептонные поля в каждом поколении с номером г = 1,2,3,... образуют базисные квартеты тр'^л группы 5^/(4) (а - 1,2- 5г/л(2)-индекс, А = а, 4 - 1,2,3,4 и а = 1,2,3 - 311у(4) и 5[/с(3)-цветовые индексы )

С учетом возможного смешивания фермионов базисные кварковые и лептонные поля и образующие базисные квартеты Ф'^д, в общем

случае могут быть суперпозициями соответствующих диагональных по массе физических кварков и лептонов <3^, вида

Л* = £ ^ - £ К'я), (6)

где Ад^, - унитарные матрицы, диагонализующие массовые матрицы кварков и лептонов соответственно.

Взаимодействие калибровочных полей с фермионами определяется калибровочной группой (5), и его можно представить в виде

где первые два слагаемиых описывают обычные КЭД- и КХД -взаимодействия кварков и лептонов, а последующие три слагаемых описывают соответственно взаимодействие заряженных слабых токов кварков и лептонов с И/±-бозонами. взаимодействие векторных лептокварков V с кварками и леп-тонами и взаимодействие 2- и ^'-бозонов с нейтральными токами, структура которых определяется группой (5).

Вследствие смешивания (6) лагранжиан (Щ содержит матрицу Кабиббо-Кобаяши-Маскава Сд а также аналогичную ей матрицу в лептонном секторе Се, связанную с матрицей Понтекорво- Маки-Накагава- Саката [/рмл'й-,

Сд = (А^ГА^ = Ус км, (8)

Се = {А$1)+А$2 = и+м„3, (9)

а лагранжиан Сф содержит, в общем случае, четыре матрицы

= (10)

фермионного смешивания в лептокварковых токах, специфичные для модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов.

В третьем параграфе дано описание скалярного сектора модели. В общем случае скалярный сектор МКЛС-модели содержит четыре мультиплета Ф'1', Ф<2), ф£3) и ф№

с вакуумными средними 771,772, Ш-, Щ и преобразующиея соответственно по представлениям (4,1,1), (1,2,1), (15,2,1) и (15,1,0) группы (5).

В результате спонтанного нарушения симметрии кварки и лептоны получают произвольные массы, определяемые вакуумными средними щ, % и юкавскими константами связи, фотоны и глюоны остаются безмассовыми, лептокварки и IV-бозоны приобретают массы, а в подпространстве нейтральных базисных и возникает массовая матрица, диагонализация которой

приводит к их небольшому смешиванию и появлению масс у физических 2-и ^'-бозонов.

В общем случае в модели имеется три характерных масштаба масс, определяемые соответственно вакуумными средними 7? = \Jrtf + щ2 = (\/2С^)-1^2 ~ 250 ГзВ, щ и щ. Первый из них - известный масштаб стандартной модели, второй является промежуточным масштабом М' ~ тг> нарушения £/¡5(1)-симметрии, третий масштаб Мс ~ тпу является масштабом нарушения ЗС/у (4)-симметрии.

В общем случае модель предсказывает соотношение между массами IV-, 2- и ^'-бозонов вида

(^-р0)(р0-1) = р1а2, (11)

где ц = т^'/ту,, ро = т^/(т22с2у). а параметр а определяется формулой

а = у ^ , (12)

где вж^ — ят с;у = соэ Углы слабого и сильного смешивания в\у и

определяются отношениями электромагнитной константы соответственно к константам слабого и сильного взаимодействий с учетом их ренормгруп-пового поведения. Получены также соотношения между массами IV-, и ^'-бозонов и векторного лептокварка V при частных выборах скалярного сектора.

Мультиплеты Фа и Фа , а = 1,2 имеют дублетную структуру относительно электрослабой группы 5£/ь(2) и содержат в себе дублеты (4) скалярных лептокварков скалярных глюонов Га, стандартный хиггсовский дублет ф£ам)

и дополнительный бесцветный скалярный дублет Ф^. Последние два дублета являются суперпозициями дублетов и Ф^а с углом смешивания /3, ¿5/3 = 773/772, а поля в общем случае являются суперпозициями голдстоуновской моды 5(] и ортогональных к ней физических лептокварков Бх, 5г, 5з с электрическим зарядом 2/3.

(2) 13)

Взаимодействие мультиплетов Ф; иФ; с фермионами в общем случае определяется четырмя матрицами юкавских констант, которые в результате спонтанного нарушения симметрии оказываются связанными с четырмя массовыми матрицами кварков и лептонов. Таким образом после спонтанного нарушения симметрии и диагонализации массовых матриц фермионов результирующий лагранжиан £фг взаимодействия кварков и лептонов со стандартным хиггсовским бозоном Х(5М) 1 с дополнительным скалярным дублетом

и с дублетами скалярных глюонов и скалярных лептокварков

1 = Сх^м) ц + £$'// + + Аздг (13)

содержит юкавские константы взаимодействия указанных дублетов с ферми-онами, определяемые отношениями тд^/т), ггца/'Ч масс кварков и лептонов к вакуумному среднему стандартной модели, матрицами фермионного смешивания (8)-(10) и углом ф£2) — Ф®а - смешивания 0. Характерные величины этих констант (с точностью до параметров смешивания) становятся в модели известными и оказываются малыми для обычных и-, й-кварков (ти/т) ~ та/г) ~ Ю-5, т3/г) ~ Ю-3) и лептонов, более заметными для тяжелых с-, Ь- кварков (тс/т] ~ тъ/т) ~ Ю-2 ) и особенно значительными для

кварка (т(/?7 ~ 0.7). Как следствие этого можно ожидать, что эффекты таких скалярных дублетов в процессах с обычными и-, й-, в- кварками будут малы вследствие малости соответствующих констант связи, в то время как эти эффекты могут быть заметны в процессах с с-, Ь- кварками и, особенно, в процесах с £- кварком.

В четвертом параграфе исследована асимптотика амплитуд с продольными лептокварками при больших энергиях сталкивающихся частиц и механизм подавления их нежелательного роста вкладами от скалярных частиц. Найдены в модельно независимом виде вклады калибровочных полей в асимптотику амплитуд процессов с продольными лептокварками

и вклады в асимптотику этих амплитуд от скалярного сектора МКЛС-модели. Показано, что в случае четырехцветовой симметрии векторного типа скалярные дублеты (4) необходимы для подавления нежелательного роста этих амплитуд при больших энергиях при расщепленных по массе кварках и леп-тонах.

В пятом параграфе перечислены основные результаты первой главы.

Во второй главе исследованы вклады дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов в радиационные поправки с использованием формализма 5-, Т-, II- параметров Пескина-Такеучи и дан анализ возможных ограничений на массы этих частиц с учетом экспериментальных данных по

Т, и .

В первом параграфе дано краткое описание формализма 5-, Т-, II- параметров и для последующих сравнений приведены вклады в 5. Т, и от стандартных ферм ионных и скалярных дублетов.

Во втором параграфе вычислены вклады в 5, Т, {/-параметры от дублетов скалярных лептокварков с учетом их смешивания общего вида, Подробно рассмотрен частный случай простейшего смешивания, когда поля и содержат (в дополнение к голдстоуновской моде 5о ) только два физических лептокварка £1 и £2. В этом случае, пренебрегая также малым параметром £2 = Дублеты скалярных лептокварков можно представить в виде

где с = созв, в = эт^, в -угол смешивания скалярных лептокварков.

Получены простые выражения для вкладов и1-1® скаляр-

ных лептокварков (14) в 5,Т, У-параметры (при этом вклады и^1^ от дублетов скалярных лептокварков (14) при наличии их смешивания не являются положительно определёнными). С учетом экспериментальных данных по Б, Т. I/ проведен анализ этих вкладов в зависимости от масс скалярных лептокварков и угла смешивания в в случае, когда массы скалярных лептокварков и угол их смешивания генерируются хиггсовским механизмом нарушения симметрии из скалярного потенциала взаимодействия скалярных лептокварков со стандартным хиггсовским дублетом. Показано, что экспериментальные данные по 5, Т, и допускают относительно легкие скалярные лептокварки (с массами ниже 1 ТэВ).

В третьем параграфе вычислены вклады в 5, Г, {/-параметры

от дублетов скалярных глюонов вида

^ = + (15)

где заряженное поле Рц и нейтральные поля фц и <Ду,.7 — 1,2, ...,8, соответствуют скалярным глюонам с определенной массой (в общем случае вещественная и мнимая части фц и ^ нижней компоненты дублета Р^ могут быть расщеплены по массе). Отметим, что найденные вклады Т^ и

от

дублетов скалярных глюонов (15) не являются положительно определёнными и отрицательны, если находится между т,фх и т^.

С учетом экспериментальных данных по 5, Т, II проведен анализ суммарных вкладов

скалярных глюонов (15) и скалярных лептокварков (14) в случае, когда массы скалярных частиц генерируются потенциалом У(Ф'8М',5, их взаимодей-

ствия со стандартным хиггсовским дублетом ф(8м). Фитирование параметров модели производйлось путем минимизации выражения

2 о?-та2, (т-та2 (и-та2

* ~ (Д5)'2 (ДТ)2 + (ДС/)2 '

где Б^р, Т„«£, и™? и Д5, ДТ, Д?7 - экспериментальные значения 5-, Т-, £/-параметров и соответствующие экспериментальные ошибки, при этом безразмерные константы взаимодействия в потенциале Л"1) не превышали некоторого максимального значения Ато1, а массы частиц не опускались ниже некоторого нижнего предела га'^Гаг (иными словами, ~ масса легчайшей скалярной частицы).

Рис. 1: Зависимость от нижнего предела на массы скалярных лепто-

кварков и скалярных глюонон для массы хиггсовского бозона тпн = 115 ГэВ при

верхней границе констант взаимодействия Атах = 1.0 (кривая 1) и Атах = 4.0 (кривая 2).

На рис. 1 и 2 показана зависимость Xmm(mscate» АШах) от нижнего предела на массы скалярных частиц m|,°^parr в отсутствии лентокваркового смешивания для экспериментальных данных PDG2002

SIZ = -0.03 ±0.11 (-0.08), Т^Р - -0.02 ±0.13 (+0.09), (16)

= 0.24 ±0.13 (+0.01),

где центральное значение соответствует массе хиггсовского бозона тц = 115 ГэВ, а в скобках указаны их смещения для m# — 300 ГэВ.

Горизонтальными линиями отмечены уровни согласия Xsm ~ 3.5(5.0) нулевых значений параметров S, Т, U Стандартной Модели с данными (16) для тпн = 115 (300) ГэВ.

Рис. 2: Зависимость Хшт(т5аг'-^тах) 0Т нижнего предела на массы скалярных лепто-кварков и скалярных глюонов для массы хиггсовского бозона тпн = 300 ГэВ при

верхней границе констант взаимодействия Атах = 1.0 (кривая 1) и Атах — 4.0 (кривая 2).

Из рис. 1 и 2 видно, что данные (16) по 5, Т, II допускают существование относительно легких скалярных лептокварков и скалярных глюонов (с массами ниже 1 ТэВ), при этом наличие таких легких частиц может улучшать (по сравнению с СМ) согласие модели с данными по Б, Т, II и ослабляет имеющееся в СМ верхнее ограничение на массу хиггсовского бозона.

В четвертом параграфе перечислены основные результаты второй главы.

В третьей главе рассмотрены индуцируемые калибровочными и скалярными лептокварками лептонные распады К®- и В°-мезонов вида К\

= е±,д± и В0 —> = е±, г± и из текущих экспериментальных

данных по распадам —> е^ц*1 и В0 —> е:?г± получены ограничения на

массы рассмотренных калибровочных (векторного и кирального) и скалярных лептокварков.

Первый параграф главы представляет собой краткое введение.

Во втором параграфе дано модельно - независимое описание индуцируемых лситокварками лсптонных распадов псевдоскалярных мезонов Фрч вида Фм —> IflJ, результат применяется для анализа указанных распадов в MKJIC - модели. Проведен учет глюонных поправок однопетлевого приближения КХД к вкладам векторного и скалярных лептокварков в MKJIC -модели в приближении главных логарифмов, приводящий к появлению уси-

тг с

ливающих факторов перед матричными элементами псевдоскалярных токов.

В третьем параграфе исследованы вклады векторного и скалярных лептокварков MKJIC - модели в распады К£ - и В0 - мезонов КЧ -»■ l¡lj и В0 —>• IflJ- Найдены ширины индуцируемых векторным лептокварком распадов ГУ(Й£ —> l?lj), Г у (В0 —> l^lj) с учетом фермионного смешивания общего вида. При = К^ = I найдена индуцируемая скалярными лепто-кварками суммарная ширина Г^/Т® —> e¡i) распадов К\ —> e^fi*, а также с одновременным учетом вкладов векторного и скалярных лептокварков найдена ширина ер) и указано на возможность деструктивной интерференции вкладов калибровочных (в данном случае векторного) и скалярных лептокварков в рассматриваемых распадах.

В четвертом параграфе исследованы вклады киральных калибровочных лептокварков в распады —> IflJ и В1 ч l[lj и найдены ширины этих распадов Гу£я(.ЙГ£ —> Iflj), Гу£я(В° —¥ Iflj) с учетом фермионного смешивания общего вида. В частности, для распадов К® —> е^/х*, В° —> е~г+, В0 —> е+т~ получены при = V^9st) суммарные ширины в виде

4 \ тка' L ГПуь

г VÍR(B° ет) = - 4-)2Ш + L„Rl (18)

ТПВ° ^yL

где 0 < <1, 0 < < 1 - параметры фермионного смеши-

вания. Ширины (17), (18) имеют по сравнению с индуцируемыми векторным лептокварком ширинами подавляющие факторы (тр/(тк°п#о))2/2 и (mT/(fhBoIÍg0 — тТ/2))2/2 соответственно.

В пятом параграфе с учетом экспериментальных данных по распадам —> е^ц1 и В0 -» етг± проведен количественнный анализ ширин Ту{К\ —> e/i), Ту(В° —> ет), Г5(К° —> efi) и ширин (17), (18) в зависимости от масс

лептокварков. Из текущего экспериментального верхнего предела на относительную вероятность

Br{Kl ер) < 4.7 • Ю-12 (19)

получены ограничения на массы векторного и кирального (в предположении тпуь < туя ) калибровочных лептокварков в виде

mv > 2000 ТэВ, (20)

mVL > 260 ТэВ, (21)

где 0 < Щ\ < 1 и 0 < |>f2il £ 1 ~ параметры фермионного смешивания. Ограничение (20) на массу векторного лептокварка соответствует текущему экспериментальному пределу (19) и превышает известные в литературе, а (21) является новым, полученным нами из распадов К\ —)• e=F/x±, ограничением на массу кирального калибровочного лептокварка.

Из (19) получены ограничения на массы скалярных лептокварков кирального SL, Sn, скалярного и псевдоскалярного Sp типов в виде

mSL,mSR > 15/sin/? ГэВ, (22)

mss,msp > 60/sin(3 ГэВ, (23)

где для применимости теории возмущений следует считать, что 0.2 < sin/? < 1.

Используя текущий экспериментальный предел на суммарную относительную вероятность распадов В0 —» е^г*

Вг(В° ет) < 1.1 • Ю-4, (24)

получены следующие из В0 етг± - распадов ограничения на массы калибровочных лептокварков

ту > 9.3 ТэВ, (25)

mVL > 2.8 ТэВ. (26)

Ограничение (25) соответствует случаю = К^ = I и может быть ослаблено фермионным смешиванием. Ограничения (25), (26) являются более слабыми по сравнению с ограничениями (20), (21) из распадов K¿ —» е7^, но они представляют интерес как новые, независимые от (20), (21), ограничения.

Таким образом, ограничения (22), (23) на массы скалярных лептокварков из данных по распадам —> е^^ (соответствующие ограничения из распадов В0 -> етг± - значительно слабее) в отличие от ограничений на массы

калибровочных лептокварков (20), (21), (25), (26) оказываются слабыми, порядка или ниже текущих ограничений из их прямых поисков.

Отмечено,что в отличие от распадов ^¿-мезонов в случае В°-мезона все его распады вида В0 -» при г,] — 1,2,3, = кинематически

разрешены, что даст возможность при дальнейших измерениях относительных вероятностей этих распадов с помощью полученных в данной работе формул получать ограничения на массы калибровочных лептокварков с учетом фермионного смешивания общего вида, что, на наш взгляд, представляет интерес.

В шестом параграфе перечислены основные результаты третьей главы.

В четвертой главе найдены основные моды распадов скалярных лептокварков 5а±' и скалярных глюонов Ра, вычислены и проанализированы ширины и относительные вероятности этих распадов в зависимости от масс распадающихся частиц.

Первый параграф главы представляет собой краткое введение.

Во втором параграфе дано модельно - независимое описание двухчастичных распадов и приведены используемые далее формулы для ширин ферми-онных распадов скалярной частицы.

В третьем параграфе рассмотрены фермионные и слабые распады скалярных лептокварков и скалярных глюонов МКЛС-модели. Используя предсказываемые моделью выражения для юкавских констант взаимодействия этих частиц с фермионами, показано, что из всех возможных фермионных распадов доминируют распады скалярных лептокварков

Р{Ь, Бт -> Щ (27)

с рождением кварков третьего поколения и заряженных лептонов I^ = е+,д+,т+ или нейтрино и распады скалярных глюонов

Рг -> й, & -4 й, ч>2 -» й (28)

с рождением кварков третьего поколения.

Найдены полные ширины доминирующих фермионных распадов скалярных лептокварков в виде

Г(5<+) й+) Щ) = , (29)

з

иЬ) = ^ = , (30)

Г(£т = -> = Т5т(т5т,т,)^ , (31)

з

^ = (32)

¿¿■к Т] ГПц

- приведенные ширины распадов скалярных лептокварков, а параметр кт определяется смешиванием скалярных лептокварков, и скалярных глюонов в виде

Щ =

( = (33)

= (34)

Г(с,2 ^т^^гф^ • (35)

Найдены ширины возможных при относительно большом расщеплении масс Ат внутри скалярных дублетов (Дт > т\у) слабых распадов

5 -> Б'Ш, Р Р'Ш (36)

более тяжелых компонент 5, Р скалярных дублетов на более легкие 5", Р'.

В четвертом параграфе приведены численные оценки ширин и относительных вероятностей основных мод распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов при массах распадающихся частиц ниже 1 ТэВ. На рис. 3 показаны приведенные ширины Гз(тл5, ти<з), Тр(тр, тп/д), Г^г(тп^г, тпдоминирующих фермионньгх распадов скалярных лептокварков 5 = Бтп и скалярных глюонов Р = Р\, <Рг в зависимости от масс тд, тпр, тп¡рт распадающихся частиц при 7715,771^,771^ = 200 - 1000 ГэВ. Как видно из рис. 3 и формул (29) -(35) ширины фермионных распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов могут быть порядка нескольких ГэВ с возможным дополнительным усилением фактором 1/згп2/3.

При Дтп < тпц' слабые распады (36) невозможны и в этом случае распады (27), (28) являются основными с близкими к 1 полными относительными вероятностями. В этом случае прямой способ наблюдения скалярных лептокварков 5т состоит в поиске Ьт+ - пар от распадов

—> Щ скалярного лептокварка при полной относительной вероятности этих распадов 5г(5[+^ —>• И+) й1иб поисках 6(£)-кварков с потерей

Рис. 3: Приведенные ширины фермионных распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов в зависимости от масс распадающихся частиц для 1) Ф = Sj;-', 2) Ф = Л, 5) Ф = Fa, 4) Ф = Vi, 5) Ф =

энергии за счет нейтрино, происходящих от распадов —> vjb (Sm —> fj/j) при полной относительной вероятности этих распадов Br^"* —> üb) tu 1 (.Br(Sm tv) » 1). Поиски распадов (27) na LHC, на наш взгляд, представляют интерес и могли бы или привести к наблюдению рассматриваемых нами дублетов скалярных лептокварков или установить новые пределы на их массы.

При Дт > тпл/ ширины возможных в этом случае слабых распадов (36) могут быть порядка нескольких ГэВ, т.е. сопоставимыми с ширинами фермионных распадов.

В пятом параграфе перечислены основные результаты четвертой главы.

В пятой главе вычислены вклады дублетов скалярных лептокварков в редкие распады i-кварка вида

t^clpl, (37)

t-) с i>jVk (38)

и найдены ширины и относительные вероятности этих распадов в зависимости от масс скалярных лептокварков и параметров смешивания модели.

Первый параграф главы представляет собой введение. Во втором параграфе с учетом юкавских констсант взаимодействия скалярных лептокварков с фермионами в МКЛС-модели вычислены ширины индуцируемых скалярными лептокварками S^ распадов I -кварка с рождением верхних кварков щ — (и, с) и лептонных или нейтринных пар и показано, что среди этих распадов наиболее вероятными являются распады (37), (38) с рождением с кварка.

При тп5(+), Ш5га > mt найдены парциальные ширины F(í —с It и T(í -> с v¡ Vk) этих распадов и получена полная ширина заряженной лептонной моды

/ I л \

и (при 5*2 = cSi + sS2, S2 — —sSi + CS2, с = cosd, s = sinB) нейтринной моды в независимом от фермионного смешивания виде

Г(« cl+l Г) = dp-) = гщЪ^^ (39)

г,к sin р

Г(f сй'и) = £r(í сщ щ) = mí-2J-[/1(PSi) + /х(р52)], (40)

„ 2 2 8 _ 9 щт^

ГДе 7íc ~ 512(2тг)3 ' ~~rf~'

Л(//) = 6р2 — 5 — 2(р2 — l)(3/z2 — 1) In —-

fi 1

и = ras(+)/mt, = rnsjmt ■

В третьем параграфе проведены численные оценки относительных вероятностей Br(f —> с l+'l~), Br(¿ 4 с íV) в зависимости от масс скалярных лептокварков и sin/3. В частности, при sin¡3 = 0.2 из формул (39), (40) получено, что

Br(t с1+'Г) = (3.5 - 0.4) КГ5, (41)

Вг(* -> с v' и) = (7.1 - 0.8) 10~5 (42)

для Tns(+), rris¡, ms2 = 180-250 ГэВ. В случае ms(+),msm < m¿ в распадах í-кварка возможно рождение реальных скалярных лептокварков с последующими их кварк - лептонными распадами и отпосительне вероятности рассмотренных распадов существенно возрастают.

В четвертом параграфе проведены приближенные оценки ожидаемой чувствительности LHC к распадам t —> с IJ.. С использованием литературных данных показано, что для диагональных t с i+ и недиагональных t сер распадов (здесь /+7~ включает е+е~—, р+р~—пары, а ер включает е~р+—, е+р~—пары) ожидаемая чувствительность LHC может составлять

Br(¿ с1+Г) > Ю-5, Br(í сер) > 10~6 (43)

при интегральной светимости L = 100 фбн-1.

Таким образом, относительные вероятности (41) составляют порядка (а для недиагональных распадов выше) ожидаемой чувствительности (43) LHC к рассматриваемым распадам, и поиски таких распадов на LHC представляют интерес.

В пятом параграфе перечислены основные результаты пятой главы.

В шестой главе главе исследованы вклады дублетов скалярных лепто-кварков в сечения crq(aQjit процессов е+е~ -> QiaQja рождения кварк-антикварковых пар в е+е~~ и проведен анализ указанных сечений в зависимости от масс скалярных лептокварков и параметров фермионного смешивания в интервале энергий сталкивающейся е+е~ пары л/s = 200 — 1000 ГэВ.

Первый параграф главы представляет собой краткое введение.

Во втором параграфе проведен расчет сечений &QiaQjü процессов е+е~ —>• QiaQja рождения кварк - антикварковых пар с учетом вкладов дублетов скалярных лептокварков

В третьем параграфе сечения Vq^q^ исследованы с учетом юкавских констант связи скалярных лептокварков с фермионами и дан численный анализ сечений процессов е+е~ —> tt, te, сс, ЪЪ рождения тяжелых кварков.

Показано, что наибольшим из рассмотренных сечений является сечение at¡ рождения tt- пар, которое зависит от массы msu¡ скалярного лептоквар-

ка s[+^ и параметра смешивания kt = |(К^Сг)з1р/sin2 /3 и при m^i о ~ 250 - 500 ГэВ и kt ~ 1.0 в интервале энергий y/s = 400 - 1000 ГэВ может составлять порядка нескольких пикобарн и существенно превышать соответствующее сечение Стандартной Модели.

В отличие от этого оценки, полученные для сечения o~t¿ процесса рождения íc-nap (отсутствующего в древесном приближении в СМ) и для вкладов скалярных лептокварков Aac¿. Дст^ в сечения <tcj. составляют в рассматриваемой области энергий, масс и параметров смешивания порядка a te ~ 10~4 пбн, Аасс, Acrt¿ < Ю-5 пбн, что значительно меньше имеющихся экспериментальных ошибок в измерении этих сечений.

Полученные результаты, в частности, оценки сечения ct¡ с учетом вкладов скалярных лептокварков могут представлять интерес для обсуждаемых в литературе проектов типа ILC.

В четвертом параграфе перечислены основные результаты шестой главы.

В седьмой главе исследованы свойства дополнительного ¿/'-бозона, предсказываемого заложенной в MKJIC - модели четырехцветовой кварк-лептонной симметрией векторного типа (5).

Первый параграф главы представляет собой краткое введение.

Во втором параграфе рассматриваются ограничения на массу ^'-бозона из экспериментальных данных по параметру ро и по сечению аа рождения лептонных пар в е+е~ - аннигиляции.

Из соотношения(П) и текущего значения параметра ро получено ограничение т^ > 480 ГэВ — 740 ГэВ для масштаба нарушения цветовой 311у(4)-симметрии Мс = Ю ТэВ - 105 ТэВ.

Используя структуру взаимодействия Z-, ¿'-бозонов с нейтральными токами в МКЛ О модели, вычислено сечение е+е_-ашшгиляции в фермион-ан-тифермионную пару ау-у = с(е+е~ у, 2' //) с учетом вкладов 2'-бозонов. Проведен анализ относительных отклонений 5у = (<х^ — лептонного сечения от соответствующего сечения стандартной модели в зависимости от массы ¿'-бозона и из текущих данных по измеренным на ЬЕР2 лептонным сечениям получено ограничение на массу ¿'-бозона

тп2> > 1.4 ТэВ. (44)

В третьем параграфе рассмотрены характерные особенности констант связи ¿'-бозона с фермионами и его фермионных распадов в МКЛС-модели в сравнении с предсказаниями Ео~ и Ы1-моделей.

Найдено характерное соотношение для констант связи ¿'-бозона с фермионами . , , .

+ а{- ^5)Г 3' ^

являющееся прямым следствием четырехцветовой симметрии.

Показано, что МКЛС-модель дает в 2-3 раза большее по сравнению с и ЬИ-моделями значение векторной лептонной константы и, как следствие этого, относительно большие лептонные ширины и малое отношение адрон-ной и лептонной ширин.

Указанные особенности вызваны характерным взаимодействием ¿'-бозона с фермионами, обусловленным четырехцветовой симметрией кварков и леп-тонов, и при их экспериментальном обнаружении могут рассматриваться как проявление этой симметрии в распадах ¿'-бозона.

В четвертом параграфе перечислены основные результаты седьмой главы.

В восьмой главе рассмотрены некоторые особенности в спектре масс и в многочастичных распадах тяжелых кваркониев, обусловленные калибровочной 5С/с(3)- симметрией.

Первый параграф главы представляет собой краткое введение.

Во втором параграфе рассмотрены особенности в спектре масс тяжелых мезонов в потенциальной модели с пертубативным кулоновским потенциалом одноглюонного обмена.

Получены независящие от вида удерживающего потенциала предсказания для относительных расщеплений пР-уровней тяжелого кваркония <5,- = АЕ^пР) / АЕ(пР) в виде

й = 7/27, 62 = 5/27, ¿з = 15/27, (46)

где АЕ^пР), г = 1,2,3-соответственно (3Р2-1Р\У, (1Р1-3Р1)-ъ{3Р1-3Р0)-расщепления, а АЕ{пР) - суммарное (3Р2 -3 Ро)-расщепление пР-уровня. Показано, что эти расщепления с точностью (10-20) % согласуются с данными по расщеплениям Р—уровней в боттомонии, что является аргументом в пользу доминирующей роли одноглюонного обмена в структуре спиновых поправок в боттомонии.

В рамках простой потенциальной модели предсказан интервал значений массы основного связанного состояния Ьс-системы

т(13516с) = 6.19 -г 6.44 ГэВ (47)

в согласии с последовавшими затем в литературе более точными расчетами и экспериментальным измерением массы Вс мезона твс = 6286 ± 5 МэВ.

Иследованы особенности в спектре масс и в радиационных переходах в тяжелой (¿Ь системе. Найдены относительные расщепления Р~уровней и ширины £1-переходов в £¡>6-системе в зависимости от отношения масс составляющих ее Ь- и более тяжелого С} - кварков (в качестве последнего мог бы выступать, например, Ъ' кварк четвертого поколения фермионов). "Указано на возможность дублетной структуры Р—уровней О^Ь системы и на возможность определения расщепления п5-уровней по .Е1-переходам. Получены оценки для расщеплений уровней (порядка 10 МэВ) и ширин .Б 1-переходов (порядка нескольких кэВ) в С}Ь-системе, свидетельствующие о принципиальной наблюдаемости этих особенностей в спектроскопии С^Ь мезонов.

В третьем параграфе исследованы угловые и энергетические распределения кварков и глюонов и эффекты масс конечных кварков в многочастичных распадах тяжелых кваркопиев {(¿(Э) —> Зд, ддд, 351(<ЭС2) —> 4д,дддд.

Найдена дифференциальная вероятность трехглюонного распада тяжелого паракваркония и указано на эффект преимущественного рождения в данном распаде жестких глюоиов с малыми углами разлета. Этот эффект "кол-линеаризации"глюоиных струй (как и сама возможность такого распада) является прямым следствием цветовой неабелевой структуры трехглюонного взаимодействия в КХД.

Рассмотрены распады тяжелого паракваркония на глюон и кварк-анти-кварковую пару и тяжелого ортокваркония на кварк - антикварковую пару и два глюона с учетом масс конечных кварков. Найдены и исследованы дифференциальные вероятности указанных распадов и показано, что в этих распадах имеет место коллинеарное усиление рождения легких кварк - анти-кварковых пар йи, йй, ёэ, за исключением распадов боттомония щ —>■ ссд и Т —>• ссдд с рождением сс-пары, в которых этот эффект отсутствует вследствие сравнительно большой массы с-кварка.

Найдена полная ширина кварк-глюонного распада тяжелого паракваркония как функция масс конечных кварков в виде

-^-Лл/Г^}, (48)

где Гс = (Л^2 - 1)/(8Лу - цветовой фактор группы (в КХД ЛГС = 3

и Рс = 1/3), тп - масса начального кварка в кварконии, д = тч/т - относительная масса конечного кварка. Найденная зависимость ширины (48) от относительной массы конечного кварка является существенной для распадов г]с— и т]ь—мезонов.

Вычислены относительные вероятности кварк-глюонных распадов г]с- и ^-мезонов в зависимости от масс конечных кварков. В частности, при текущих значениях токовых масс е- и с-кварков |РБС2006] получена относительная вероятность распада т]с —» ¡¡вд

Вг(т]с мд) = (16.9 - 14.2 - 12.0)%, (49)

где среднее значение соответствует центральным значениям масс кварков, а первое и последнее значения обусловлены вариациями масс кварков (главным образом массы й- кварка) в пределах их экспериментальных ошибок. Относительная вероятность (49) находится в хорошем согласии с текущим экспериментальным значением суммарной относительной вероятности Вг(т)с -> КК + X) — 14.4 ± 1.8% распадов парачармония вида т]с КК + X.

Получены также относительные вероятности

Вг(т]Ь ссд) и 2.5%, Вг(т]Ь жд) « 13%, (50)

которые могут быть также хорошим приближением для относительных вероятностей распадов паработтомония вида % -» ИГ) + X и щ —> К К + X соответственно.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

с Зш2 Г

1 + у/1 - /¿2

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. 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, 1521 September, 1993. / Ed. by В. B. Levtchenko. — Moscow State University, 1994. - Pp. 166-169.

2. Smirnov A. D. The Minimal Quark-Lepton Symmetry Model and the Limit on Z'-mass. // Phys. Lett. В.- 1995,- Vol. 346.- P. 297.- hep-ph/9503239.

3. Smirnov A. D. Minimal quark-lepton symmetry model and possible limits on Z'-mass from TRISTAN and LEPP200. // Proc. of the Eighth International Seminar "Quarks '94", Vladimir, Russia, May 11-18, 1994. / Ed. by D. Y. Grigoriev, V. A. Matveev, V. A. Rubakov, D. T. Son, A. N. Tavkhelidze. — World Scientific Publishing Co., 1995.- Pp. 349-356.

4. Смирнов А. Д. Минимальная четырехцветовая кварк-лептон-симметричпая модель и ее ограничения на массу Z'-бозона. // Ядерная физика. - 1995. - Т. 58, № 12. - С. 2252-2259. - [ Phys. At. Nucl. ,V. 58, 2137-2143 (1995)].

5. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Асимптотика амплитуд с продольными лептокварками и структура скалярного сектора в минимальной модели с четырехцветовой симметрией. // Ядерная физика. — 2001. — Т. 64, № 1. — С. 78-87. - [Phys. At. Nucl. V. 64, P. 74 (2001)].

6. Smirnov A. D. Radiative correction parameters S, T, U in the minimal quark-lepton symmetry model. // Proceedings of the 9th International Seminar "Quarks-96", Yaroslavl, Russia, May 5-11, 1996. / Ed. by V. A. Matveev, A. A. Penin, V. A. Rubakov, A. N. Tavkhelidze.— Vol. 1,- Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, Moscow, 1997. — Pp. 281 -287.

7. Smirnov A. D. Bounds on scalar leptoquark masses from S, T, U parameters in the minimal four-color quark-lepton symmetry model. // Phys. Lett. B. — 1998. - Vol. 431. - Pp. 119-126.

8. Smirnov A. D. New Limits on Scalar Leptoquark Masses from S, T, U in the Minimal Model with the Four-Color Symmetry. // Proceedings of the XXII International Workshop on the Fundamental Problems of High Energy Physics and Field Theory, Protvino, Russia, June 23-25, 1999. / Ed. by I. V. Filimonova, V. A. Petrov. — Institute for High Energy Physics, Protvino, 1999. - Pp. 72-78.

9. Smirnov A. D. Bounds on Scalar Leptoquark Masses from S, T, U in the Minimal Model with the Four-Color Symmetry. // Proceedings of the Tenth International Seminar "Quarks'98", Suzdal, Russia,May 17-24,1998. / Ed. by F. L. Bezrukov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov, A. N. Tavkhelidze, S. V. Troitsky; Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, Moscow. — Vol. 1. — 1999. — Pp. 373-383.

10. Смирнов А. Д. Массы скалярных лептокварков и скалярных глюонов из S-,T-,U-napaMeTpoB Пескина-Такеучи. // В сборнике научных трудов II Всероссийской Конференции "Университеты России - фундаментальные исследования. Физика элементарных частиц и атомного ядра". — Москва, МИФИ, 2001. - С. 49-50.

11. Смирнов А. Д. S, Т, U -параметры радиационных поправок и массы скалярных лептокварков в минимальной модели с четырехцветовой симметрией. // Ядерная физика. - 2001. - Т. 64, № 2. - С. 367-375. - [Phys. At. Nucl.V. 64, 318 (2001)].

12. Smirnov A. D. Bounds on scalar leptoquark masses from current data on S, T, U. // Proceedings of the 12th International Seminar "Quarks-2002", Novgorod, Russia, June 1-7, 2002. / Ed. by V. A. Matveev, V. A. Rubakov, S. M. Sibiryakov, A. N. Tavkhelidze. — Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, Moscow, 2004.— Pp. 501-510.

13. 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. - hep-ph/0202229.

14. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Ограничения на массы скалярных лептокварков и скалярных глюонов из S, Т, {/-параметров в минимальной модели с четырехцветовой симметрией. // ЯФ. — 2003. — Т. 66. — С. 22592265. - [Phys. At. Nucl., V. 66, 2208 (2003)].

15. Popov P. Y., Smirnov A. D. Mass limits for chiral and scalar leptoquarks from KaL eB° етт± decays. // Proceedings of the 13th International

Seminar "Quarks-2004", Pushkinskie Gory, Russia, May 24-30, 2004. / Ed. by D. G. Lcvkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov.— Vol. 1. — Moscow: Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, 2005. — Pp. 519-528.

16. Smirnov A. D. On mass limits for leptoquarks from e^fi*, B° e'V* decays. // Proceedings of the 14th International Seminar "Quarks-2006", Repino, Russia, May 19-25, 2006. / Ed. by S. V. Demidov,, V. A. Matveev, V. A. Rubakov, G. I. Rubtsov. — Vol. 1.— Moscow: Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, 2007. - Pp. 278-284. - hep-ph/0612356.

17. Smirnov A. D. Mass limits for scalar and gauge leptoquarks from К£ -> eT/u±, е^т* decays. // Mod. Phys. Lett. A. - 2007. - Vol. 22, no. 31. -Pp. 2353-2363. - hep-ph/0705.0308.

18. Popov P. Y., Povarov A. V., Smirnov A. D. Decays of scalar leptoquarks and scalar gluons in the minimal four color symmetry model. // Proceedings of the 13th International Seminar "Quarks-2004", Pushkinskie Gory, Russia, May 24-30, 2004. / Ed. by D. G. Levkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov. -Vol. 1,— Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, Moscow, 2005. - Pp. 508-518.

19. 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. - Pp. 3003-3012. - hep-ph/0511149.

20. Поваров А. В., Попов П. IO., Смирнов. А. Д. Доминирующие распады скалярных лептокварков и скалярных глюонов в минимальной модели с четырехцветовой симметрией. // Ядерная физика. — 2007. — Т. 70, № 3. — С. 2259-2265.- [Physics of Atomic Nuclei V.80, No.3, 2208 (2007).].

21. Popov P. Y., Smirnov A. D. Rare t-quark decays in the minimal four color symmetry model. // Proceedings of the 13th International Seminar "Quarks-2004", Pushkinskie Gory, Russia, May 24-30, 2004. / Ed. by D. G. Levkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov. — Vol. 1,— Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, Moscow, 2005. — Pp. 495-507.

22. Popov P. Y., Smirnov A. D. Rare t-quark decays t clp^, t cvjUk in the minimal four color symmetry model. // Mod. Phys. Lett. A. — 2005,— Vol. 20. — P. 755,- hep-ph/0502191.

23. Попов П. К)., Смирнов А. Д. Редкие распады f-кварка t —» clp

t —> ci>jVk, индуцируемые дублетами скалярных лептокварков в мини-

мальной модели с четырехцветовой симметрией. // Ядерная физика. — 2006. - Т. 69, № 6. - С. 1006-1016. - [Phys. At. NucI.V.69, No. 6, p.977-987 (2006)1-

24. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Вклады скалярных лептокварков в сечения рождения кварк-антикварковых пар в е+е~- аннигиляции. // Ядерная Физика. - 2003.- Т. 66, № 7.- С. 1300-1308.- англ. перевод: A. D. Smirnov. Contributions of scalar leptoquarks to the cross sections for the production of quark-antiquark pairs in electron-positron annihilation. Physics of Atomic Nuclei, 2003, Vol. 66, No 7, p.p. 1260-1268.

25. Поваров А. В., Смирнов. А. Д. Распады ¿'-бозона в минимальной модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов. //В сборнике научных трудов II Всероссийской Конференции "Университеты России -фундаментальные исследования. Физика элементарных частиц и атомного ядра". - Москва, МИФИ, 2001. - С. 50-51.

26. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Распады ¿'-бозона как тест на четырех-цветовую симметрию кварков и лептонов. // Ядерная физика. — 2002. — Т. 65, № 2,- С. 307-310.- [Phys. At. Nucí. V.65, No.2, p.281-284 (2002)].

27. Смирнов А. Д. Релятивистские поправки к спектру масс тяжелых мезонов в потенциальной кварковой модели. // Ядерная физика. — 1984. — Т. 39, № 4. - С. 956-960.

28. Смирнов А. Д. Дополнение к статье Смирнова А.Д. "Релятивистские поправки к спектру масс тяжелых мезонов в потенциальной кварковой мо-дели"(Т. 39. Вып. 4, 1984. С. 956 - 960). // Ядерная физика. - 1984. — Т. 39, № 6. - С. 1616.

29. Смирнов А. Д. О спектре масс и радиационных ширинах тяжелых (Qb) - мезонов. // Ядерная физика. - 1992. - Т. 55, № 2. - С. 509-513. - [Sov. J. Nucí. Phys., V.55, No.2, p.283 - 285 (1992)).

30. Смирнов А. Д. Угловое и энергетическое распределения глюонов в трехглюонном распаде тяжелого паракваркония. // Ядерная физика.— 1988,- Т. 47, № 5.- С. 1380-1383.- [Sov. J. Nucí. Phys. ,V. 47, No.5, p.878 - 880 (1988)].

31. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. Quark-gluon decay of heavy orthoquarko-nium. // Proceedings of 5th and 6th Lomonosov Conferences on Elementary

Particlcs Physics: Elementary Particles and External Fields (Yaroslavl, Russia, 20-25 April 1992) , Cosmomicrophysics and Gauge Fields (Moscow, 24-31 August 1993) / Ed. by A. I. Studenikin.— Accademia Nazionale dei Lincei, Rome, Italy, 1994. - Pp. 210-214.

32. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. On collinearization of quarks in the quark-gluon decays of heavy orthoquarkonia. // Proc. of the Eighth International Seminar "Quarks '94", Vladimir, Russia, May 11-18, 1994. / Ed. by D. Y. Grigoriev, V. A. Matveev, V. A. Rubakov, D. T. Son, A. N. Tavkhelidze. -World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, 1995. - Pp. 569-573.

33. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. On collinearization of quarks in the quark-gluon decays of heavy orthoquarkonia. // Mod. Phys. Lett. A. 1994.— Vol. 9, no. 2. - Pp. 115-121.

34. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. Angular and energy distributions in quark-gluon decay of heavy paraquarkonium. // Proceedings of the 9th International Seminar "Quarks-96", Yaroslavl, Russia, May 5-11, 1996. / Ed. by V. A. Matveev, A. A. Penin, V. A. Rubakov, A. N. Tavkhelidze. - Vol. 2. - Institute for Nuclear Research of Russian Academy of Sciences, Moscow, 1997. — Pp. 171-177.

35. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. Mass effects in the quark-gluon decays of heavy paraquarkonia. // Mod. Phys. Lett. A. — 1998. — Vol. 13, no. 27. — Pp. 2199-2204.

А.Д. Смирнов

Эффекты цветовой симметрии в физике кварков и лептонов.

Подписано в печать 12.01.2009. Формат 60x84/16. Бумага тип. Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ 1/09.

Оригинал-макет подготовлен с помощью системы LHjgX. Печатается в авторской редакции. Отпечатано на ризографе.

Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова. 150000, Ярославлг», ул. Советская, 14.

Введение

Глава I Минимальная модель с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов

1. Введение

2. Фермионный и калибровочный секторы модели

2.1. Фермионы и калибровочные поля в МКЛС - модели

2.2. Взаимодействие калибровочных полей с кварками и лептонами

3. Скалярный сектор модели

3.1. Состав скалярного сектора модели и массы калибровочных бозонов

3.2. Скалярные дублеты в МКЛС-модели

3.3. Взаимодействия скалярных дублетов с фермионами и массы кварков и лептонов

4. Асимптотика амплитуд с продольными лептокварками и роль скалярных дублетов в модели с четырехцветовой симметрией

4.1. Вклад калибровочного сектора в амплитуду процесса рождения продольных лептокварков

4.2. Вклад скалярного сектора в амплитуду процесса

2^2 —> УУУ и сокращение расходимостей

4.3. Амплитуда процесса 01^2 УУ№ и роль верхних компонент скалярных дублетов

4.4. Амплитуда процесса (^2^2 —> УУ%' и роль поля ш'

5. Выводы

Глава II Ограничения на массы дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов нз 5-, Т-, £7-параметров радиационных поправок

1. Введение

1.1. Краткое описание формализма

3-, Т-, и~ параметров Пескина - Такеучи

1.2. Вклады фермионов в 5-, Т-, V- параметры

1.3. Вклады скалярных дублетов в

51-, Т-, и~ параметры

2. Ограничения на массы скалярных лептокварков из 5-, Т-, 1Г- параметров

2.1. Вклады в 5, Т, С/ от дублетов скалярных лептокварков

2.2. Взаимодействие дублетов скалярных лептокварков со стандартным хиггсовским дублетом и массы скалярных лептокварков

2.3. Ограничения на массы скалярных лептокварков с учетом их смешивания

3. Ограничения на массы скалярных лептокварков и скалярных глюонов из З'-, Т-, V- параметров

3.1. Вклады в 5, Г, [/ от дублетов скалярных глюонов

3.2. Скалярный потенциал и массы дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов

3.3. Ограничения на массы скалярных лептокварков и скалярных глюонов с учетом взаимного сокращения их вкладов в S, Т, U

4. Выводы

Глава III Ограничения на массы калибровочных и скалярных лептокварков из данных по К® —» - , В0 —> етт± -распадам

1. Введение

2. Феноменология индуцируемых лептокварками лептонных распадов псевдоскалярных мезонов

2.1. Модельно - независимое описание индуцируемых лептокварками лептонных распадов псевдоскалярных мезонов Фт l+l J

2.2. Распады l+l J в MKJIC - модели

3. Вклады векторного и скалярных лептокварков MKJIC модели в лептонные распады К£ - и В0 - мезонов

3.1. Вклады векторного и скалярных лептокварков

MKJIC - модели в распады К£ l+lJ

3.2. Вклады векторного и скалярных лептокварков

MKJIC - модели в распады В0 l+lJ .:.

4. Вклады киральных калибровочных лептокварков в лептонные распады К£ - и В0 - мезонов

5. Численные оценки и обсуждение результатов

6. Выводы

Глава IV Фермионные и слабые распады скалярных лептокварков и скалярных глюонов в МКЛС-модели

1. Введение

2. Феноменология двухчастичного распада

3. Фермионные и слабые распады скалярных лептокварков и скалярных глюонов

3.1. Кварк-лептонные распады скалярных лептокварков

3.2. Распады скалярных глюонов на кварк-антикварковые пары

3.3. Слабые распады скалярных лептокварков и скалярных глюонов

4. Численные оценки ширин и относительных вероятностей основных мод распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов

4.1. Оценки ширин и относительных вероятностей доминирующих фермионных распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов при ms, rnp > mt • ■ •

4.2. Оценки ширин слабых распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов

4.3. Доминирующие кварк-лептонные распады скалярных лептокварков при ms < mt

5. Выводы

Глава V Редкие распады ¿-кварка £ —> с £ —» индуцируемые дублетами скалярных лептокварков в минимальной модели с четырехцветовой симметрией

1. Введение

2. Ширины распадов £ —> с /Г^" , £ —с

2.1. Взаимодействие дублетов скалярных лептокварков с фермионами в МКЛС-модели

2.2. Ширины распадов £ —» с

2.3. Ширины распадов £ —» с ^ ук

3. Численные оценки относительных вероятностей

Вг(£->с/+//-),

3.1. Оценки относительных вероятностей Вг(£

Вг(£ су' у) при т^+),тзт >

3.2. Оценки относительных вероятностей Вг(£ —» с1+'

Вг(£ —> с ь>' ь>) при т5(+), тзт < ть

4. Приближенные оценки ожидаемой чувствительности ЬНС к распадам £ —» с

4.1. Оценка ожидаемой чувствительности ЬНС к диагональным распадам £ —» с 1~

4.2. Оценка ожидаемой чувствительности ЬНС к недиагональным распадам £ —» с е /л

5. Выводы

Глава VI Вклады скалярных лептокварков в сечения рождения кварк-антикварковых пар в е+е~- аннигиляции

1. Введение

2. Сечения процессов е+е~ —> QiaQja рождения кварк -- антикварковых пар с учетом дублетов скалярных лептокварков

2.1. Взаимодействие скалярных лептокварков с заряженными лептонами в MKJIC-модели

2.2. Сечение процесса е+е~ —» щщ рождения верхних кварков

2.3. Сечение процесса е+е~ —> didj рождения нижних кварков

3. Анализ вкладов скалярных лептокварков в сечения процессов е+е~ —» QiaQja

3.1. Сечения процессов е+е~ —> tt,tc,cc рождения тяжелых верхних кварков

3.2. Сечение процесса е+е~ —> ЪЪ рождения bb -пары

4. Выводы

Глава VII Свойства Z'-бозона, порождаемого минимальной четырехцветовой кварк-лептонной симметрией векторного типа

1. Введение

2. Ограничения на массу Z'-бозона

2.1. Ограничения на mz> из параметра ро

2.2. Ограничения на mz> из лептонного сечения о& в е+е~ аннигиляции

3. Фермионные распады Z'-бозона

3.1. Анализ констант связи Z'-бозона с фермио

3.2. Лептонные и адронные ширины Z'-бозона

3. Выводы

Глава VIII Некоторые эффекты цветовой симметрии кварков в физике тяжелых кваркониев

1. Введение

2. Особенности в спектре масс тяжелых мезонов в потенциальной модели с пертубативным кулоновским потенциалом

2.1. Релятивистские поправки одноглюониого при-приближения и расщепления масс в Т Ф be - системах

2.2. Спектр масс и радиационные ширины тяжелого

Qb) - мезона

3. Некоторые особенности многочастичных распадов тяжелых кваркониев

3.1. Распределения глюонов по энергиям и углам разлета в трехглюонном распаде тяжелого паракваркония

3.2. Эффекты масс кварков в кварк - глюонном распаде тяжелого паракваркония

3.2.1. Амплитуда процесса и энергетические распределения кварков и глюонов в кварк - глюонном распаде тяжелого паракваркония

3.2.2. Полная ширина кварк - глюонного распада тяжелого паракваркония

3.3. Угловые и энергетические распределения кварков и глюонов в кварк - глюонном распаде тяжелого ортокваркония

4. Выводы

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

35м = Бис{3) х Биь{2) х и( 1), (0.1) является в настоящее время надежной теоретической основой для описания взаимодействий кварков, лептопов и калибровочных полей при энергиях современных ускорителей.

Предложенная первоначально [1-3] как объединенная ¿'[/¿(2) х 11(1)-калибровочная модель электромагнитного и слабого взаимодействий со спонтанным нарушением симметрии СМ предсказала массивные (вследствие механизма Хиггса [4]) калибровочные Z0- и И/Г±-бозоны, одновременно объяснив массивность фермионов при наличии киральной 2)-симметрии их юкавским взаимодействием с необходимым в модели хигг-совским скалярным 5[/^(2)-дублетом.

Доказательство перенормируемости калибровочных теорий со спонтанно нарушенной симметрией [5,6], первые экспериментальные указания на существование нейтральных ^°-токов [7,8] и прямое открытие Z0-и И/Г±-бозонов на ЬЕР [9-11] показали, что модель Вайнберга-Салама-Глэшоу является реальной основой объединенной теории электромагнитного и слабого взаимодействий кварков и лептонов при энергиях порядка 100 ГэВ.

Открытие с-кварка [12,13] заполнило второе поколение фермионов и обеспечило сокращение треугольных аномалий Адлера в модели, а последующие открытия т-лептона [14,15], 6-кварка [16-18] и тяжелого кварка [19-22] практически завершили формирование третьего поколения фермионов (существование в природе третьего нейтрино ит представляется весьма вероятным: данные ЬЕР дают для числа Ми легких (с массой тли < гпг/2) нейтрино значение Ми = 2.994 ± 0.012 [23]).

Создание квантовой хромодинамики (КХД) как основанной на группе цветовой симметрии кварков 5[/с(3) калибровочной теории явилось вторым большим успехом физики элементарных частиц последних десятилетий.

Имея в своих истоках гипотезу дополнительных квантовых чисел кварков [24,25] (названных впоследствии цветами кварков), квантовая хромо-динамика, возникшая как 5[/с(3)-калибровочная модель, после обнаружения в ней свойства асимптотической свободы [26,27], объяснения особенностей глубоко-неупругого рассеяния электронов на нуклонах [28-30] и первых наблюдений струйных событий [31] превратилась в реальную теоретическую основу для описания сильного взаимодействия кварков и глюопов.

Дальнейшее развитие КХД показало, что она адекватно описывает жесткие процессы с кварками и глюонами при больших передачах импульсов, когда малость константы а^ сильного взаимодействия обеспечивает применимость теории возмущений, при этом, несмотря на имеющиеся трудности в пепертубативной области, идеи КХД оказываются продуктивными и в относительно мягкой физике (спектроскопия адро-пов, тяжелые кварконии и т.д.). Стало ясно, что основанный на калибровочной 5С/с(3)-симметрии КХД-лагранжиан правильно описывает сильное взаимодействие кварков и глюонов.

Таким образом было установлено, что калибровочная симметрия группы Сям реально существует в природе, а основанная на ней стандартная модель электрослабого и сильного взаимодействий правильно описывает взаимодействия кварков, лептонов и калибровочных полей до энергий порядка сотен ГэВ.

Успешное объединение электромагнитного и слабого взаимодействий моделью Вайнберга - Салама - Глэшоу стимулировало дальнейшие поиски возможных вариантов объединения электрослабого и сильного взаимодействий в единое взаимодействие ( Большое объединение ) и вселяло определенные надежды на успешное решение этой проблемы.

Первоначальный подход к решению проблемы Большого объединения основывался на красивой и привлекательной идее о существовании при больших энергиях единого взаимодействия, порождаемого симметрией некоторой простой группы с единой исходной константой взаимодействия, которая по мере понижения энергий спонтанно нарушается до более низких симметрий, порождая при этом вторичные взаимодействия, в том числе электрослабое и сильное. Задача состояла в нахождении этой симметрии и подборе подходящей схемы ее нарушения. В литературе обсуждались модели Большого объединения, основанные на группе 5) [32,33], группе 50(10) [34-36] и другие.

Помимо красоты идеи интерес к конкретным моделям Большого объединения усиливался и тем, что они приводили к предсказаниям, проверяемым экспериментально, в частности, предсказывали нестабильность протона на уровне, доступном для экспериментальной проверки. Проведенные, однако, экспериментальные работы по поиску распадов протона привели в итоге к их ненаблюдению на ожидаемом уровне и установили нижние пределы на время жизни протона и масштаб Большого объединения, слишком большие для их скорой экспериментальной проверки. В то же самое время экспериментальный статус стандартной модели постоянно улучшался и в настоящее время ее согласие с экспериментом достигнуто на уровне экспериментальной точности не хуже одного процента по всем измерямым величинам [23]. Очевидно, что основанная на группе стандартная модель, несмотря на некоторые, остающимися в ней открытыми, вопросы, являет собой достаточно надежно установленный низкоэнергетический предел будущей объединенной теории электрослабого и сильного взаимодействия. Представляется весьма вероятным, что новые симметрии будут экспериментально проявлять себя последовательно одна за другой по мере роста энергий сталкивающихся частиц и С^-симметрия стандартной модели окажется, по-видимому, лишь первой ступенью в этой неизвестной пока иерархии симметрий.

В этой ситуации поиски возможных вариантов объединенного описания электрослабого и сильного взаимодействий стало разумно вести другим путем - путем минимальных расширений стандартной модели, добавляя к ней новые симметрии и исследуя их возможные проявления при достижимых снизу энергиях. Такой подход поэтапного восстановления симметрий, в известном смысле обратный к подходу Большого объединения, является популярным в настоящее время. При таком подходе наибольший интерес представляют такие модели, которые предсказывают эффекты новой физики, доступные их непосредственной экспериментальной проверке при энергиях действующеих ускорителей и ускорителей ближайшего будущего. Таким образом исследовались правая £С/д(2)-симметрия в лево-право-симметричной 311^(2) х 2) х 11(1) -модели, суперсимметрия в минимальной суперсимметричной модели, модель с двумя хиггсовскими дублетами и др.

К числу таких симметрий, возможно, существующих в природе и способных объединить электрослабое и сильное взаимодействия, относится и четырехцветовая симметрия кварков и лептонов, рассматривающая лептоны как четвертый цвет. Предложенная впервые в работах Пати -Салама [37] в векторном варианте на основе группы эта симметрия привела к предсказанию новых частиц - векторных леп-токварков с массами порядка масштаба Мс нарушения четырёхцветовой 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 [38] хотя и может быть понижен до Мс ~ 105 — 106 ГэВ при соответствующей схеме нарушения симметрии [39].

В работах второго типа [40-48] четырехцветовая симметрия рассматривается как некоторая исходная симметрия, масштаб нарушения которой определяется, главным образом, экспериментальными данными. При таком подходе нижний предел на Мс оказыавется довольно низким и может составлять порядка 1000 ТэВ [44], порядка сотен ТэВ [40-43] и даже может быть понижен до 1 ТэВ при специальном размещении фермионов в 5£7(4)- мультиплетах [45-48].

В общем виде четырехцветовая симметрия кварков и лептонов может быть объединена с симметрией стандартной модели простейшим образом в виде прямого произведения группы четырехцветовой симметрии кварков и лептонов (7С, обычной группы симметрии левых фермионов стандартной модели 5?7ь(2) и дополнительного фактора С/д(1) для правых фермионов.

Срз = 5^(4) х 5^(2) х 5С/Л(2),

0.2)

Зпеш = х Биь(2) х ик( 1)

0.3)

При этом группа четырехцветовой симметрии (2С может быть либо векторной группой

Сс = 3иу( 4), (0.4) либо иметь левокиральный ЯСЪ(4) х Бин(3) (0.5) или правокиральный а - ЯСЪ(З) X Бин(4) (0.6) характер, либо быть киральной группой общего вида

Сс = 5СЪ(4)х517д(4). (0.7)

Отметим, что замечательным свойством четырехцветовой симметрии является предсказание для электрических зарядов кварков и лептонов простого выражения ятк = +у + ¥ • (°-8)

II Т где - генераторы группы четырехцветовой симметрии , /2 - генератор группы 5£/¿(2) для левых фермионов (73 - матрица Паули) и Ук = ±1 - гиперзаряд верхних и нижних правых фермионов. Выражение (0.8) воспроизводит заряды кварков и лептонов, при этом дробность электрических зарядов для кварков при их целочисленности для г р лептонов естественно обеспечивается генераторами группы четырехцветовой симметрии. Последнее обстоятельство может являться своего рода сигналом о существовании в природе четырехцветовой симметрии между кварками и лептонами. Отметим также, что последнее слагаемое в (0.8) при существовании в природе 5С/д(2)-симметрии правых фермионов может интерпретироваться как соответствующая третья проекция изоспина правых фермионов.

Прямым следствием четырехцветовой симметрии является предсказание в калибровочном секторе новых частиц - 5'С/с(3)-цветовых триплетов калибровочных лептокварков с электрическим зарядом ±2/3 и при киральном характере четырехцветовой симметрии) 5С/с(3)-октета аксиально-векторных глюонов а также одного или двух дополнительных нейтральных ^'-бозонов. В первом случае векторной группы (0.4) четы-рехцветовая симметрия предсказывает в калибровочном секторе 5,С/с(3)-цветовой триплет векторных лептокварков V и один дополнительный Z/-бoзoн, во втором (третьем) случае - триплет левых (правых) кираль-ных лептокварков Уь ( Vд ), 5С/с(3)-октет аксиально-векторных глюонов и один ^'-бозон, в четвертом случае - триплеты левых и правых ки-ральных лептокварков Vе, ¿'С/с(3)-октет аксиально-векторных глюонов и два ^'-бозона. В последнем случае возможно смешивание левых и правых киральных лептокварков с образованием смешанных лепто-кварковых состояний ( при максимальном смешивании - векторных и аксиально-векторных лептокварков ). Все указанные новые калибровочные частицы приобретают массы в результате спонтанного нарушения четырехцветовой симметрии.

В литературе известны нижние ограничения на массы векторных лептокварков. Наиболее сильными из них являются косвенные ограничения, следующие из ненаблюдения распадов типа К£ —> ^ё*. Зти ограничения являются достаточно высокими, составляя (при отсуствии фермион-ного смешивания) порядка 103 ТэВ [49-51]. Такие тяжелые лептокварки могут лишь весьма слабо влиять на физику при энергиях порядка 1 ТэВ'. По этой причине принято считать, что эффекты четырёхцветовой симметрии кварков и лептонов при ускорительных энергиях слишком малы, что бы быть непосредственно наблюдаемыми на действующих ускорителях и ускорителях ближайшего будущего.

Следует заметить, однако, что в дополнение к новым калибровочным частицам четырёхцветовая симметрия кварков и лептонов предсказывает также существование новых частиц и в скалярном секторе. Так, при хиггсовском механизме генерации масс кварков и лептонов четырёхцветовая симметрия при её реализации на минимальной группе (0.3), (0.4) (минимальная кварк-лептон симметричная модель (МКЛС-модель) [41,43]) требует существования скалярных частиц, преобразующихся по представлениям (15,2,1) и (1,2,1) группы (0.3), (0.4).

Мультиплеты (15,2,1) и (1,2,1) состоят из 5 скалярных дублетов группы эиь{2): (РгА (*г\

Я)' " (°'9) где - два дублета скалярных лептокварков с гиперзарядом стандартной модели — 1 ± 4/3, Р - дублет скалярных глюонов, Ф' -дополнительный бесцветный скалярный дублет и ф(5м) стандартный хиггсовский дублет с вакуумным средним 77, а = 1,2, 3, к — 1,2,., 8 - 5С/с(3)-цветовые индексы. Скалярные дублеты (0.9) имеют электрические заряды соответственно. Все эти скалярные дублеты необходимы для генерации масс фермионов, обеспечивая расщепления масс кварков и лептонов с помощью механизма Хиггса, включая такие большие расщеплений масс, как Ъ — т- и Ъ — г/г-расщепления.

Отметим, что скалярные лептокварки общего вида были впервые феноменологически введены и систематизированы в работе [52] и затем рассматривались в ряде работ (см. обзоры [53,54]), а 5£/с(3)-октеты скалярных частиц рассматривались с другой мотивировкой в недавних работах [55-59]. Нижний экспериментальный предел на массы скалярных лептокварков, следующий из их прямых поисков на Тэватроне, составляет около 250 ГэВ или несколько ниже в зависимости от дополнительных предположений о характере их взаимодействия с фермионами первого, второго и третьего поколений [23]. Что касается косвенных ограничений на массы скалярных лептокварков то они зависят от величины констант связи скалярных лептокварков с фермионами, которые при феноменологическом подходе остаются неопределенными, так что из экспериментальных данных в этом случае следуют лишь ограничения на отношения этих констант к массам лептокварков.

В отличие от этого юкавские константы связи скалярных дублетов (0.9) с фермионами вследствие своего хигсовского происхождения оказываются пропорциональными отношениям гп//г] масс фермионов т,/ к вакуумному среднему СМ 77, и, следовательно, характерные величины этих констант известны (с точностью до параметров смешивания). Это дает возможность количественных оценок возможных вкладов таких частиц в наблюдаемые величины в зависимости от масс этих частиц. При этом юкавские константы связи этих скалярных дублетов оказываяют-ся естественно малыми для обычных и-, d-, s-кварков (mu/rj ~ md/rj ~ 10-5,ms/?7 ~ Ю-3) и лептонов, более существенными для тяжелых с- и 6-кварков (mc/r] ~ шъ/г] ~ 10~2) и особенно значительными для t-кварка (mt/ri ~ 0.7).

Вследствие этого 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 в отличие от векторных) и скалярные глюоны F могут быть относительно легкими, с массами ниже 1 ТэВ, без противоречий с данными по 5, Г, U—параметрам радиационных поправок [60-63] и по К£ ¡м^е41 распадам [64-66]. . При массах порядка и ниже 1 ТэВ такие скалярные частицы могут приводить к эффектам четырехцвето-вой симетрии, доступным для наблюдения уже при энергиях будущих ускорителей (типа LHC или ILC). 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 [67, 68] и, по-видимому, скалярных глюонов оказываются достаточными для эффективного рождения этих частиц на LHC и поиски таких частиц на LHC представляли бы интерес. Кроме возможности своего прямого рождения на LHC скалярные лептокварки S^ и скалярные глюоны F при своих относительно малых массах ( порядка или ниже 1 ТэВ ) могут приводить и к другим эффектам четырёхцветовой симметрии, доступным для наблюдения при энергиях будущих ускорителей.

Настоящая диссертация посвящена исследованию возможных эффектов четырёхцветовой симметрии кварков и лептонов при высоких и при умеренных (достижимых на действующих и будущих ускорителях типа LHC или ILC) энергиях, а также некоторых эффектов 5?7с(3)-цветовой симметрии кварков в физике тяжелых кваркониев.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения и списка литературы.

Основные результаты диссертации опубликованы в тридцати пяти статьях [40-43,60-66,69,74,76-78,80,90-92,118-120,126,145,146,151-153, 170,174,175,182-184], в числе которых 20 статей - в ведущих рецензируемых российских и международных журналах и 15 статей - в материалах российских и международных конференций.

Автор благодарит А.Я. Пархоменко, А.В. Поварова, П.Ю. Попова, в соавторстве с которыми выполнена часть работ, за плодотворное сотрудничество. Автор благодарит академика РАН С.С. Герштейна, академика РАН В.А. Рубакова, члена-корреспондента РАН Л.Н. Липатова, доктора физико-математических наук В.В. Киселева, доктора физико-математических наук Э.Э. Бооса за интерес к работе, полезные обсуждения и поддержку.

Заключение

В настоящей диссертации рассмотрен один из вариантов новой физики за пределами Стандартной Модели, основанный на четырёхцветовой симметрии между кварками и лептонами, и исследованы возможные эффекты этой симметрии при высоких и умеренных (достижимых на действующих и будущих ускорителях) энергиях а также некоторые эффекты 5С/с(3)-цветовой симметрии кварков в физике тяжелых кваркониев.

В диссертации представлены следующие результаты:

1. Сформулирована минимальная кварк - лептон - симметричная модель объединенного описания электрослабого и сильного взаимодействий, содержащая четырехцветовую кварк - лептонную симметрию с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лепто-нов (МКЛС-модель).

Модель основана на калибровочной группе 5С/у(4) х 5С/х,(2) х С/д( 1) и в дополнение к известным калибровочным полям стандартной модели предсказывает минимально необходимое число новых калибровочных полей: 5[/с(3)-цветовой триплет векторных лептокварков V с электрическим зарядом 2/3 и дополнительный нейтральный ^'-бозон. Описаны взаимодействия калибровочных полей с кварками и лептонами, рассмотрены предсказываемые моделью соотношения между массами калибровочных полей.

Дано описание скалярного сектора модели и найдены взаимодействия предсказываемых моделью (в дополнение к стандартному хиггсовскому дублету Ф^5"^) дублетов скалярных лептокварков скалярных глюонов и дополнительного скалярного дублета Фц с кварками и лептонами. Исследованием асимптотики амплитуд с продольными лептокварками показана роль указанных дублетов в подавлении нежелательного роста этих амплитуд при больших энергиях при наличии четырехцветовой симметрии векторного типа с хиггсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов.

Получены выражения для юкавских констант связи скалярных дублетов с фермионами через отношения масс кварков и лептонов к вакуумному среднему стандартной модели и параметры смешивания модели. В силу своего хиггсовского происхождения указанные

I ? I константы оказываются естественно малыми для обычных кварков и лептонов, более заметными для тяжелых с-, 6-кварков и особенно значительными для ¿-кварка. Это дает с учетом имеющейся также связи трех калибровочных констант модели с известными константами электромагнитного, слабого и сильного взаимодействий возможность количественных оценок эффектов четырехцветовой симметрии в зависимости от масс предсказываемых ею новых скалярных и калибровочных частиц.

2. Исследованы вклады скалярных дублетов МКЛС-модели в радиационные поправки с использованием формализма 5-, Т-, V-параметров радиационных поправок Пескина-Такеучи. Вычислены и пронализированы вклады в Т, ¿/-параметры от дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов рассматриваемой модели.

Показано, что найденные при этом вклады в Т- и ¿/-параметры от рассматриваемых скалярных дублетов (в отличие от соответствующих вкладов стандартных фермионных дублетов) не являются положительно определенными вследствие смешивания скалярных лептокварков и вследствие расщепления масс нейтральных компонент скалярных глюонов. Эти два эффекта приводят к возможности вза-I имного сокращения указанных вкладов и, как следствие, к уменьшению результирующего вклада от рассматриваемых скалярных дублетов в 5'-, Т-, ¿/-параметры, что в результате дает возможность ослабления ограничений на массы этих частиц. I Проведено сравнение рассмотренных вкладов с экспериментальными данными по 5, Т, £/ и показано, что данные по 5, Т, II допускают существование относительно легких скалярных лептокварков и скалярных глюонов (с массами ниже 1 ТэВ), при этом наличие таких легких частиц может улучшать (по сравнению с СМ) согласие модели с данными по 5, Т, С/ и ослабляет имеющееся в СМ верхнее ограничение на массу хиггсовского бозона.

3. Рассмотрены индуцируемые калибровочными и скалярными леп-токварками лептонные распады К£- и В°-мезонов вида К\ = е±, ^иВЧ I? = е±, т*

Вычислены и проанализированы вклады в ширины рассматриваемых распадов от векторного и скалярных лептокварков МКЛС -модели и от киральных калибровочных лептокварков, предсказываемых четырехцветовой симметрией кирального типа.

Из текущих экспериментальных данных по распадам -Л е^/^ и В0 -У е^т* получены ограничения (3.72), (3.73), (3.78), (3.79) на массы калибровочных (векторного и кирального) лептокварков с возможностью их ослабления возможной малостью соответствующих параметров фермионного смешивания.

Из экспериментальных данных по распадам К\ -л ёполучены ограничения (3.75), (3.76) на массы скалярных лептокварков, которые оказываются существенно слабее ограничений на массы калибровочных лептокварков, порядка или ниже существующих нижних пределов на массы скалярных лептокварков из их прямых поисков.

Отмечена целесообразность дальнейших поисков распадов В°-мезона вида В0 —^ = е±,(х±,т± для получения из них новых ограничений на массы лептокварков с учетом фермионного смешивания общего вида.

4. Исследованы фермионные и слабые распады дублетов скалярных лептокварков и скалярных глюонов, предсказываемых минимальной моделью с четырехцветовой симметрией и хиггсовским расщеплением масс кварков и лептонов.

Показано, что среди всех возможных фермионных распадов скалярных лептокварков и скалярных глюонов наиболее вероятными являются распады (4.16), (4.30) с рождением кварков третьего поколения. В случае, когда расщепление масс внутри скалярных дублетов Ат меньше массы - бозона (Дт < ту/), указанные моды являются доминирующими с близкими к единице относительными вероятностями и ширинами (при массах распадающихся частиц ниже 1 ТэВ) порядка нескольких ГэВ.

В случае Ат > т\у наряду с указанными фермионными распадами возможны и слабые распады (4.41) с ширинами порядка нескольких ГэВ, т.е. сопоставимыми с ширинами фермионных распадов.

Показано, что при т£ < т^ доминирующими распадами скалярных лептокварков являются распады (4.52) с рождением с- (или Ь-) кварка и заряженого лептона или нейтрино.

Поиски рассмотренных распадов на ЬНС и Тэватроне представляют интерес.

5. Рассмотрены редкие распады ¿-кварка вида £ —> £ —> с ¿/у щ, индуцируемые дублетами скалярных лептокварков, предсказываемыми четырехцветовой симметрией с хигсовским механизмом расщепления масс кварков и лептонов.

Вычислены парциальные ширины Г(£ —и Г(£ —у^) этих распадов и найдены полные ширины (5.24), (5.32) заряженной лептонной моды Г(£ —с1+> 1~) = —> и нейтринной моды Г(£ —> су' и) = •к Г(£ —сщ щ) в независимом от фермион-ного смешивания виде.

Показано, что соответствующие найденным ширинам относительные вероятности (5.36), (5.37) при допустимых значениях масс скалярных лептокварков и угла Ф^-Ф^ - смешивания могут быть порядка 10~5. Эти значения относительных вероятностей близки к ожидаемой чувствительности ЬНС к этим распадам, и поиски распадов £ —, £ —с У] Ри на ЬНС представляют интерес.

Показано также, что при легком (т3(+) < т¿) скалярном лептокварке индуцируемые им распады ¿-кварка на пары заряженных лептонов могут значительно усиливаться и могли бы проявлять себя (например, в дилептопных событиях) и на Тэватроне.

6. Вычислены вклады дублетов скалярных лептокварков в сечения <Тд д процессов е+е~ —> рождения кварк-антикварковых пар в е+е~- аннигиляции в рамках минимальной модели с четырехцветовой симметрией кварков и лептонов. Проведен анализ указанных сечений в зависимости от масс скалярных лептокварков и параметров фермионного смешивания в интервале энергий сталкивающейся е+е~ пары л/я = 200 — 1000 ГэВ.

Показано, что вследствие специфики взаимодействия дублетов скалярных лептокварков с фермионами указанные вклады наиболее сутцественны для процессов с рождением £— кварка. В частности, при массе скалярного лептокварка тм+) ~ 250 —500 ГэВ и параметре смешивания ^ ~ 1.0 в интервале энергий л/в = 400 — 1000 ГэВ сечение а^ рождения Ы- пары может составлять порядка нескольких пикобарн и заметно превышать соответствующее сечение сг^"^ Стандартной Модели.,

В отличие от этого оценки, полученные для. сечения ац процесса рождения £с-пар (отсутствующего в древесном приближении в СМ) и для вкладов: скалярных лептокварков Д<тсс5 А<т^ в сечения <тсс, (ТЪ1 составляют в рассматриваемой области, энергий- масс и параметров смешивания, порядка сг^ ~ 10~4 пбн, Дсгсс, АсгЬ1< 10~5 пбн, что значительно меньше имеющихся экспериментальных ошибок в измерении этих сечений:

Полученные результаты, в. частности, оценки сечения сг^ с учетом вкладов скалярных: лептокварков могут представлять интерес для обсуждаемых в литературе проектов типа 1ЬС.

7. Исследованы свойства дополнительного ^'-бозона, предсказываемого четырехцветовой кварк-лептонной симметрисй векторного типа.

Получено ограничение на массу ^'-бозона из предсказывемого моделью соотношения между массами калибровочных полей и текущего значения параметра ро стандартной модели и составляющее тг' > 480 ГэВ—740 ГэВ для масштаба нарушения цветовой ЭЛу (4)-симметрии Мс = 10 ТэВ - 105 ТэВ.

Показано, что из текущих экспериментальных данных по сечению рождения лептонных пар на ЬЕР2 на массу ^'-бозона следует более сильное ограничение тг> > 1.4 ТэВ.

Рассмотрены характерные особенности констант связи ^'-бозона с фермионами и его фермиониых распадов в МКЛС-модели в сравнении с предсказаниями Е$- и ЬЫ-моделей. Найдено характерное соотношение (7.11) для констант связи ^'-бозона с фермионами, являющееся прямым следствием: четырехцветовой симметрии. Показано. что МКЛС-модель дает в 2-3 раза большее1 по сравнению с Ее~ и ЬЯ-моделями значение векторной лептоннойжонстанты, относительно большие лептоиные ширины и малое отношение адронной и лептонной ширин.

Указанные особенности вызваны характерным взаимодействием 2"'-бозона с фермионами, обусловленным четырехцветовой симметрией кварков и лептонов, и при их экспериментальном обнаружении могут рассматриваться как проявление этой симметрии в распадах ^'-бозона.

8. Рассмотрены особенности в спектре масс тяжелых кваркониев, обусловленные калибровочной 5'С/с(3)-симметрией.

Найдены относительные расщепления (8.29) Р—уровней тяжелого кваркония, обусловленные (независимо от вида удерживающего потенциала) пертубативным кулоновским потенциалом одноглюон-ного обмена. Показано, что эти расщепления с точностью (10-20) % согласуются с данными по расщеплениям Р—уровней в боттомонии, что является аргументом в пользу доминирующей роли одноглюон-ного обмена в структуре спиновых поправок в боттомонии.

В рамках простой потенциальной модели предсказан интервал значений (8.45) массы основного связанного состояния бс-системы в согласии с последовавшими затем в литературе более точными расчетами и экспериментальным измерением массы ¿?с-мезона.

Иследованы особенности в спектре масс и в радиационных переходах в тяжелой (36-системе. Найдены относительные расщепления (8.63) Р—уровней и ширины (8.68), (8.69) Ш-переходов в фб-системе в зависимости от отношения масс составляющих ее 6-и более тяжелого С}- кварков. Указано на возможность дублетной структуры Р—уровней ОЪ-системы и на возможность определения расщепления п5-уровней по электродипольным переходам. Получены оценки для расщеплений уровней (порядка 10 МэВ) и ширин £'1-переходов (порядка нескольких кэВ) в (^б-системе, свидетельствующие о принципиальной наблюдаемости этих особенностей в спектроскопии фб-мезонов.

9. Исследованы угловые и энергетические распределения кварков и глюонов и эффекты масс конечных кварков в многочастичных распадах тяжелых кваркониев.

Найдена дифференциальная вероятность трехглюонного распада тяжелого паракваркония и указано на эффект преимущественного рождения в данном распаде жестких глюонов с малыми углами разлета. Этот эффект "коллинеаризации" глюонных струй (как и сама возможность такого распада) является прямым следствием цветовой неабелевой структуры трехглюонного взаимодействия в КХД.

Рассмотрены распады тяжелого паракваркония на глюон и кварк-антикварковую пару и тяжелого ортокваркония на кварк - анти-кварковую пару и два глюона с учетом масс конечных кварков. Показано, что в этих распадах имеет место коллинеарное усиление рождения легких кварк - антикварковых пар йи: М, ее, за исключением распадов боттомония щ ссд и Т-У седд с рождением сс-пары, в которых этот эффект отсутствует вследствие сравнительно большой массы с-кварка.

Найдена полная ширина кварк-глюонного распада тяжелого паракваркония как функция масс конечных кварков (8.88) и получены относительные вероятности таких распадов для г]с- и туь-мезонов в зависимости от масс конечных кварков. При текущих значениях токовых масс е- и с-кварков вычислена относительная вероятность Вг(г]с $зд) (8.92) распада г]с Шэд в хорошем согласии с текущим экспериментальным значением суммарной относительной вероятности Вг(г)с КК + X) (8.93) распадов парачармония вида т]с —> К К + X. Получены также относительные вероятности Вг(г)ъ ссд) и Вг(т)1, ёвд), которые могут быть также хорошим приближением для относительных вероятностей распадов паработ-томония вида щ —> ОБ + X и щ К К + X соответственно.

1. Glashow S. L. Partial-symmetries of weak interactions. // Nucl. Phys. B. 1961. - Vol. 22, no. 4. - Pp. 579-588.

2. Weinberg S. A. A model of leptons. // Phys. Rev. Lett.- 1967.— Vol. 19, no. 21. Pp. 1264-1266.

3. Salam A. // In Proceedings of the eighth Nobel symposium on elementary particle theory, relativistic groups and analyticity. / Под ред. N. Svartholm. — Stokholm: 1968.

4. Hasert F. J., et al. Search for elastic muon-neutrino electron scattering. // Phys. Lett. B. 1973. - Vol. 46, no. 1. - Pp. 121-124.

5. Reines F., Gurr H., Sobel H. Detection of ve — e scattering. // Phys. Rev. Lett. 1976. - Vol. 37, no. 6. - Pp. 315-318.

6. Клайн Д. Б., Руббиа К., дер Меер С. В. Поиски промежуточных векторных бозонов. // УФЕ. 1983. - Т. 139, № 1. - С. 135-152.

7. Rubbia С. Experimental observation of the intermediate vector bosons

8. W~ and Z°. // Rev. Mod. Phys.- 1985.- Vol. 57, no. 3.-Pp. 699-722.

9. Руббиа К. Экспериментальное наблюдение промежуточных векторных бозонов W+, W~ и Z°. 11 УФН. 1985. - Т. 147, № 2. - С. 371404.

10. Experimental Observation of a Heavy Particle J. / J. J. Aubert, U. Becker, P. J. Biggs, J. Burger, M. Chen, G. Everhart, P. Goldhagenet al. 11 Phys. Rev. Lett. Dec 1974. - Vol. 33, no. 23.- Pp. 14041406,- hep-ph/0004190.

11. Discovery of a Narrow Resonance in e + e— Annihilation. / J. E. Augustin, A. M. Boyarski, M. Breidenbach, F. Bulos, J. T. Dakin, G. J. Feldman, G. E. Fischer et al. // Phys. Rev. Lett. — Dec 1974. — Vol. 33, no. 23,- Pp. 1406-1408.

12. Evidence for Anomalous Lepton Production in e+e~ Annihilation. / M. L. Perl, G. S. Abrams, A. M. Boyarski, M. Breidenbach, D. D. Briggs, F. Bulos, W. Chinowsky et al. // Phys. Rev. Lett. — Dec 1975. — Vol. 35, no. 22,- Pp. 1489-1492.

13. Perl M. L., et al. Properties of anomalous ep, events produced in e+e~ annihilation. // Phys. Lett. B. — 1976. — Vol. 63, no. 4. Pp. 466-470.

14. Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. / S. W. Herb, D. C. Horn, L. M. Lederman, J. C. Sens, H. D. Snyder, J. K. Yoh, J. A. Appel et al. // Phys. Rev. Lett.— Aug 1977. Vol: 39, no. 5. - Pp. 252-255.

15. Berger C., et al. Observation of a narrow resonance formed in e+e~ annihilation at 9.46 GeV. // Phys. Lett. B. — 1978. — Vol. 76, no. 2.— Pp. 243-245.

16. Darden C. W., et al. Observation of a narrow resonance at 9.46 GeV in electron positron annihilations. // Phys. Lett. B.— 1978.— Vol. 76, no. 2. - Pp. 246-248.

17. Abe F., et al. (CDF Collaboration). Evidence for top quark production in pp collisions at yfs = 1.8 TeV. // Phys. Rev. Lett. 1994. - Vol. 73, no. 2.- Pp. 225-231.

18. Abe F., et al. (CDF Collaboration). Evidence for top quark production in pp collisions at y/s = 1.8 TeV. // Phys. Rev. D. 1994. - Vol. 50, no. 5. - Pp. 2966-3026.

19. Abe F., et al. (CDF Collaboration). Observation of top quark production in pp collisions with the collider detector at Fermilab. // Phys. Rev. Lett. 1995. - Vol. 74, no. 14. - Pp. 2626-2631.

20. Abachi S., et al. (DO Collaboration). Observation of top quark. / / Phys. Rev. Lett. 1995. - Vol. 74, no. 14. - Pp. 2632-2637.

21. Review of Particle Physics. / W. M. Yao, C. Amsler, D. Asner, R. M. Barnett, J. Beringer, P. Burchat, C. Carone et al. // Journal of Physics G. 2006. - Vol. 33. - P. 1. - http://pdg.lbl.gov.

22. Боголюбов H. H., Струминский Б. В., Тавхелидзе А. Н. К вопросу о составных моделях в теории элементарных частиц. — Препринт ОИЯИ, Д-1968. 1965.

23. Han M. Y., Nambu Y. Three-Triplet Model with Double SU(3) Symmetry. // Phys. Rev. Aug 1965. - Vol. 139, no. 4B. - Pp. B1006-B1010.

24. Gross D. J., Wilczek F. Ultraviolet Behavior of Non-Abelian Gauge Theories. // Phys. Rev. Lett. Jun 1973. - Vol. 30, no. 26. - Pp. 13431346.

25. Politzer H. D. Reliable Perturbative Results for Strong Interactions? // Phys. Rev. Lett. Jun 1973. - Vol. 30, no. 26. - Pp. 1346-1349.

26. Bloom E. D., et al. High-energy inelastic e-p scattering at 6° and 10°. // Phys. Rev. Lett. 1969. - Vol. 23, no. 16. - Pp. 930-934.

27. Breindenbach M., et al. Observed behavior of highly inelastic electron proton scattering. // Phys. Rev. Lett. — 1969.— Vol. 23, no. 16.— Pp. 935-939.

28. Evidence for Jet Structure in Hadron Production by e + e— Annihilation. / G. Hanson, G. S. Abrams, A. M. Boyarski, M. Breidenbach, F. Bulos, W. Chinowsky, G. J. Feldman et al. // Phys. Rev. Lett. — Dec 1975. Vol. 35, no. 24. - Pp. 1609-1612.

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

30. 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.

31. Fritzsch H., Minkowski P. Unified interactions of leptons and hadrons. // Ann. of Phys. — 1975. Vol. 93, no. 1-2.- Pp. 193-266.

32. Chanowitz M. S., Ellis J., Gaillard M. K. The price of natural flavour conservation in neutral weak interactions. -// Nucl. Phys. — 1977. — Vol. 128, no. 3. Pp. 506-536.

33. 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.

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. 5Uc(4)-breaking scale and bounds on the top-quark mass. // Phys. Rev. D. Jan 1991. - Vol. 43, no. 1. - Pp. 209^213.

36. Senjanovic G., Sokorac A. Light lepto-quarks in 50(10). // Z. Phys. C. 1983. - Vol. 20. - Pp. 255-257.

37. Smirnov A. D. The Minimal Quark-Lepton Symmetry Model and the Limit on Z'-mass. // Phys. Lett. B.- 1995,- Vol. 346.- P. 297,-hep-ph/9503239.

38. Smirnov A. D. Minimal quark-lepton symmetry model and possible limits on Z'-mass from TRISTAN and LEPP200. // Proc. of the Eighth International Seminar "Quarks '94", Vladimir, Russia, May 11-18,1994. /

39. Ed. by D. Y. Grigoriev, V. A. Matveev, V. A. Rubakov, 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. // Ядерная физика.- 1995.- Т. 58, № 12.- С. 2252-2259.- Phys. At. Nucl. ,V. 58, 2137-2143 (1995)].

41. Volkas R. R. Prospects for mass unification at low energy scales. // Phys. Rev. D. Mar 1996. - Vol. 53, no. 5. - Pp. 2681-2698.

42. Foot R. An alternative SU{4) <g> SU(2)L <S> SU(2)R model. // Phys. Lett. B. 1998. - Vol. 420. - Pp. 333-339.

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

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

45. Blumhofer A., Lampe B. A low-energy compatible SU(4)-type model for vector leptoquarks of mass < 1 TeV. // Eur. Phys. J. C. — 1999. — Vol. 7. Pp. 141-148.

46. Valencia G., Willenbrock S. Quark-lepton unification and rare meson decays. // Phys. Rev. D. — Dec 1994.- Vol. 50, no. 11.— Pp. 68436848.

47. Kuznetsov A. V., Mikhecv N. V. Vector leptoquarks could be rather light? // Phys. Lett. B. — 1994. — Vol. 329.- Pp. 295-299.

48. Кузнецов А. В., Михеев H. В. Новый тип смешивания в рамках минимальной кварк-лептонной симметрии и нижний предел на массу векторного лептокварка. // Ядерная физика.— 1995.— Т. 58.— С. 2228 2234. - Phys. At. Nucl. V. 64 (2001) P. 74].

49. Buchmiiller W., Riickl R., Wyler D. Leptoquarks in lepton-quark collisions. // Phys. Lett. B. 1987. - Vol. 191. - Pp. 442-448.

50. Hewett J. L., Rizzo T. G. Leptoquark-boson signals at e+e— colliders. // Phys. Rev. D. — Dec 1987.- Vol. 36, no. 11.- Pp. 3367-3372.

51. 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.

52. Manohar A. V., Wise M. B. Flavor Changing Neutral Currents, an Extended Scalar Sector, and the Higgs Production Rate at the LHC. // Phys. Rev. D. 2006. - Vol. 74. - P. 035009. - hep-ph/0606172.

53. Gresham M. I., Wise M. B. Color Octet Scalar Production at the CERN LHC. // Phys. Rev. D. 2007. - Vol. 76. - P. 075003. - arX-iv.org:0706.0909.

54. Gerbush M., Khoo T. J., Phalen D., Pierce A., Tucker-Smith D. Color-octet scalars at the LHC. 2007. - arXiv.org:0710.3133.

55. Zerwekh A. R., Dib С. O., Rosenfeld R. A new signature for color octet pseudoscalars at the LHC. 2008. - arXiv.org:0802.4303.

56. Perez P. F., Iminniyaz H., Rodrigo G. Proton Stability, Dark Matter and Light Color Octet Scalars in Adjoint SU(5) Unification. — 2008. — arXiv.org:0803.4156.

57. Smirnov A. D. Bounds on scalar leptoquark masses from 5, T, U parameters in the minimal four-color quark-lepton symmetry model. // Phys. Lett. B. 1998. - Vol. 431. - Pp. 119-126.

58. Смирнов А. Д. S, T, U-параметры радиационных поправок и массы скалярных лептокварков в минимальной модели с четырехцве-товой симметрией. // Ядерная физика.— 2001.— Т. 64, № 2.— С. 367-375.- Phys. At. Nucl.V. 64, 318 (2001)].

59. 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. - hep-ph/0202229.

60. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Ограничения на массы скалярных лептокварков и скалярных глюонов из 5, Т, U -параметров в минимальной модели с четырехцветовой симметрией. // ЯФ. — 2003. — Т. 66.- С. 2259-2265,- Phys. At. Nucl., V. 66, 2208 (2003)].

61. Smirnov A. D. Mass limits for scalar and gauge leptoquarks from k^ —у

62. B° e^r* decays. // Mod. Phys. Lett. A. — 2007. Vol. 22, no. 31.- Pp. 2353-2363.- hep-ph/0705.0308.

63. Blumlein J., Boos E., Kryukov A. Leptoquark Pair Production in Hadronic Interactions. // Zeitschrift fur Physik C. — 1997. — Vol. 76. — P. 137. hep-ph/9610408.

64. Blumlein J., Boos E., Kryukov A. Leptoquark Pair Production Cross Sections at Hadron Colliders. Preprint DESY 97-067. - 1997. - hep-ph/9811271.

65. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Асимптотика амплитуд с продольными лептокварками и структура скалярного сектора в минимальной модели с четырехцветовой симметрией. // Ядерная физика. — 2001. Т. 64, № 1. - С. 78-87. - Phys. At. Nucl. V. 64, P. 74 (2001)].

66. Богомольный Е. Б., Захаров В. И., Окунь JI. Б. Сокращение расходимостей в модели Вайнберга. // Труды первой школы физики ИТЭФ. — Vol. 1. — М.: Атомиздат, 1973. — Pp. 49-52.

67. Вайнштейн А. И., Хриплович И. Б. К вопросу о предельном переходе к нулевой массе и перенормируемости в теории массивного Янг Миллсовского поля. // Ядерная физика. — 1971.— Т. 13, № 1.— С. 198-211.

68. Окунь JI. Б. Лептоны и кварки. — М.: Наука,, 1981.

69. Peskin М. Е., Takeuchi Т. Estimation of oblique electroweak corrections. // Phys. Rev. D. Jul 1992.- Vol. 46, no. 1. - Pp. 381-409.

70. Lavoura L., Li L.-F. Mechanism for obtaining a negative T oblique parameter. // Phys. Rev. D. — Jul 1993.— Vol. 48, no. 1,- Pp. 234239.

71. Caso С., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics. // Eur. Phys. J. C. 1998. - Vol. 3. - Pp. 1-794.

72. Groom D. E., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics. // Eur. Phys. J. C.- 2000.- Vol. 15.- P. 1.- and 2001 partial update for edition 2002 (http://pdg.lbl.gov).

73. Hagivara K., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics. // Phys. Rev. D. 2002. - Vol. 66. — P. 1.

74. Пескин M. E., Шрёдер Д. В. Введение в квантовую теорию поля. — Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2001.

75. Ikado К., et al. Evidence of the purely leptonic decay B~ —> r~uT. // Phys. Rev. Lett. 2006. - Vol. 97. - P. 251802. - hep-exp/ 060408.

76. Blanke M., Buras A. J., Duling В., Poschenrieder A., Tarantino C. Charged Lepton Flavour Violation and (g-2)mu in the Littlest Hig-gs Model with T-Parity: a clear Distinction from Supersymmetry. // JEEP. 2007. - Vol. 05. - P. 013. - hep-ph/ 0702136.

77. Поваров А. В. Оценка массы скалярных лептокварков из аномального магнитного момента мюона в модели с четырёхцветовой симметрией. // Ядерная физика. 2006. - Т. 69, № 5. - С. 903-910.

78. Поваров А. В. Вклады скалярных лептокварков в магнитный момент нейтрино. // Ядерная физика. — 2007. — Т. 70, № 5. — С. 905911.

79. Берестецкий В. Б., Лифшиц Е. М., Питаевский JT. П. Квантовая электродинамика. — М.: Наука, 1989.

80. Бюклинг Е., Каянти К. Кинематика элементарных частиц. — М.: Мир, 1975.

81. 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. - Pp. 3003-3012. - hep-ph/0511149.

82. Doncheski M. A., Robinett R. W. Third-generation leptoquark decays and collider searches. // Phys. Lett. В. ~ 1997. Vol. 411. - P. 107. -hep-ph/9707486.

83. Yao W. M., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics. // J. Phys. G.— 2006.— Vol. 33.- P. 1.— and 2007 partial update for edition 2008 (http://pdg.ldl.gov).

84. Aaltonen Т., et al. (CDF Collab.). Search for Pair Production of Scalar Top Quarks Decaying to a r Lepton and a b Quark in pp Collisions at1.96 TeV. 2008. - arXiv.org:0802.3887.

85. Search for first-generation scalar leptoquarks in pp collisions at y/s = 1.96 TeV. / V. M. Abazov, B. Abbott, M. Abolins, B. S. Acharya, M. Adams, T. Adams, M. Agelou et al. // Phys. Rev. D. — 2005.— Vol. 71, no. 7.- P. 071104.

86. Abazov V. M., et al. (DO Collab.). Searh for pair production of second generation scalar leptoquarks in pp collisions at y/s = 1.96TeV. // Phys. Lett. B. 2006. - Vol. 636, no. 3-4. - Pp. 183-190.

87. Eidelman S., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics. // Phys. Lett. B. 2004. - Vol. 592. - P. 1.

88. Frey R., Gerdes D., Jaros J., Vejcik S. Top Quark Physics: Future Measurements. — 1997. hep-ph/9704243.

89. Beneke M., Efthymiopoulos I., Mangano M. L., Womersley J., Ah-madov A., Azuelos G., Baur U. et al. Top Quark Physics. — 2000.— hep-ph/0003033.

90. Eilam G., Hewett J. L., Soni A. Rare decays of the top quark in the standard and fcwo-Higgs-doublet models. // Phys. Rev. D.— Sep 1991. — Vol. 44, no. 5. Pp. 1473-1484.

91. Hewett J. L., Takeuchi T., Thomas S. Indirect Probes of New Physics. //In Electroweak Symmetry Breaking and New Physics at the TeV Scale / Ed. by T. Barklow, et al.— World Sci., Singapore, 1996. — hep-ph/9603391.

92. Mele B., Petrarca S., Soddu A. A new evaluation of the t —> cH decay width in the standard model. // Phys. Lett. B.— 1998.- Vol. 435, no. 3-4. Pp. 401-406.

93. Li C. S., Oakes R. J., Yang J. M. Rare decays of the top quark in the minimal supersymmetric model. // Phys. Rev. D. — Jan 1994. — Vol. 49, no. 1. — Pp. 293-298. — D V. 56, 3156 (Erratum) (1997)].

94. Yang J. M., Li C. S. Top quark rare decay t —> cHi in the minimal supersymmetric model. // Phys. Rev. D. — Apr 1994. — Vol. 49, no. 7. — Pp. 3412-3416.- D V. 51, 3974 (Erratum) (1995)].

95. Lopez J. L., Nanopoulos D. V., Rangarajan R. New supersymmetric contributions to t —> cV. // Phys. Rev. D.— Sep 1997.— Vol. 56, no. 5.- Pp. 3100-3106.

96. Couture G., Frank M., König H. Supersymmetric QCD flavor-changing top quark decay. // Phys. Rev. D. — Oct 1997. — Vol. 56, no. 7. — Pp. 4213-4218.

97. Guasch J., Sola J. FCNC top quark decay in the MSSM: a door to SUSY physics in high luminosity colliders? // Nucl. Phys. B. — 1999. — Vol. 562. P. 3. - hep-ph/9906268.

98. Yang J. M., Young B.-L., Zhang X. Flavor-changing top quark decays in R-parity-violating supersymmetric models. // Phys. Rev. D. — Jul 1998. Vol. 58, no. 5. - P. 055001.

99. Cao J., Xiong Z., Yang J. SUSY-induced top quark FCNC processes at linear collider. // Nucl. Phys. B.- 2003.- Vol. 651, no. 1-2.-Pp. 87-105.

100. Liu J. J., Li C. S., Yang L. L., Jin L. G. t cV via SUSY FCNC couplings in the unconstrained MSSM. // Phys. Lett. B. — 2004. — Vol. 599, no. 1-2.- Pp. 92-101.

101. Atwood D., Reina L., Soni A. Phenomenology of two Higgs doublet models with flavor-changing neutral currents. // Phys. Rev. D. — Mar 1997. Vol. 55, no. 5. - Pp. 3156-3176.

102. Bejar S., Guasch J., Sola J. Loop Induced Flavor Changing Neutral Decays of the Top Quark in a General Two-Higgs-Doublet Model. // Nuclear Physics B. 2001. - Vol. 600. - P. 21. - hep-ph/0011091.

103. Aguilar-Saavedra J. A., Nobre В. M. Rare top decays t -> с gamma, t -> с g and CKM unitarity. // Phys. Lett. B. 2003. — Vol. 553. -P. 251.

104. Popov P. Y., Smirnov A. D. Rare t-quark decays t —> t —> cvjvk in the minimal four color symmetry model. // Mod. Phys. Lett. A. — 2005. Vol. 20. - P. 755. - hep-ph/0502191.

105. Aguilar-Saavedra J. A., Branco G. C. Probing top flavour-changing neutral scalar couplings at the CERN LHC. // Phys. Lett. B. — 2000. — Vol. 495. P. 347. - hep-ph/0004190.

106. Chikovani L., Djobava T. ATLAS Experiment Sensitivity to the Flavor-Changing Neutral Currents Decay t Zq.— ATLAS Notes ATL-PHYS-2001-007.

107. Dodd J., McGrath S., Parsons J. Study of ATLAS Sensitivity to Rare Top Quark Decays. ATLAS Internal Note ATL-TOM-PHYS-99-039.

108. Iltan E. О., Turan I. Flavor changing t cll — l2+ decay in the general two Higgs doublet model. // Phys. Rev. D. — Jan 2003.— Vol. 67, no. 1,- P. 015004.

109. Frank M., Turan I. Rare decay of the top quark t —y ell and single top quark production at the ILC. // Phys. Rev. D. — 2006.— Vol. 74, no. 7. P. 073014.

110. Fukugita M., Tanimoto M. Lepton flavour mixing matrix and CP violation from neutrino oscillation experiments. // Phys. Lett. B. — 2001. — Vol. 515, no. 1-2. Pp. 30-32.

111. Heuer R. D., Richard F., Zerwas P. M., Aguilar-Saavedra J. A., Al-caraz J., Ali A., Ambrosanio S. et al. TESLA Technical Design Report Part III: Physics at an e+e- Linear Collider. — 2001.— pp. 111-114, DESY 2001-011, hep-ph//0106315.

112. Towards the Europian strategy for particle physics: the briefing book. / T. Akesson, R. Aleksan, B. Allanach, S. Bertolucci, A. Blondel, J. Butterworth, M. Cavalli-Sforza et al. // Eur. Phys. J. C.— 2007.— Vol. 51.- Pp. 421-500.- hep-ph/0609216.

113. Abreu P., et al. ( DELPHI Collaboration). Search for leptoquarks and FCNC in e+e~ annihilations at yfs 183 GeV. // Phys. Lett. В.— 1999. - Vol. 446. - Pp. 62-74.

114. Abbiendi G., et al. (The OPAL Collaboration). Test of the Standart Model and Constraints on New Physics from measurements of fermion-pair production in e+e~ collisions at 183 GeV at LEP. // Eur. Phys. J. C. 1999. - Vol. 6. - Pp. 1-18.

115. Review of Particle Properties. / L. Montanet, K. Gieselmann, R. M. Barnett, D. E. Groom, T. G. Trippe, C. G. Wohl, B. Armstrong et al. // Phys. Rev. D. Aug 1994. - Vol. 50, no. 3. - Pp. 1173-1814.

116. Hikasa K., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Properties. // Phys. Rev. D. 1992. - Vol. 45, no. 11, part 2. - P. 1.

117. Langacker P., Luo M. Constraints on additional Z bosons. // Phys. Rev. D. Jan 1992. - Vol. 45, no. 1. - Pp. 278-292.

118. Riemann S. Search for Z. Preprint DESY-92-143.

119. Altarelli G., et al. Preprint CERN-TH.6947/93.

120. Панков А. А., Сацункевич И. С. О новой возможности исследования эффектов дополнительных калибровочных Я'-бозопов в процессе е+е- 1П- на установке TRISTAN. // Ядерная физика. — 1988. — Т. 47, № 5.- С. 1333-1335.

121. Sakuda M. New results from TRISTAN experiments // Nuovo Cimento. 1994. - Vol. 107A, no. 11. - Pp. 2389 - 2402. - Preprint KEK-93-124.

122. The ALEPH Collaboration. Study of fermion pair production in e+e~ collisions at 130 183 GeV. // Eur. Phys. J. C. - 2000. - Vol. 12. -Pp. 183-207.

123. Acciarri M., et al. (L3 Collaboration). Measurement of hadron and lepton-pair production at 130 GeV < yfs < 189 GeV at LEP. // Phys. Lett. B. 2000. - Vol. 479. - Pp. 101-117.

124. DELPHI Collaboration. Measurement and interpretation of fermion-pair production at LEP energies about Z-resonance. // Eur. Phys. J. C. 2006. - Vol. 45. - Pp. 589-632.

125. L3 Collaboration. Measurement of hadron and lepton-pair production in e+e~ collisions at ф = 192 2083 GeV. // Eur. Phys. J. C.— 2006. - Vol. 47. - Pp. 1-19.

126. The ALEPH Collaboration. Fermion pair production in e+e collisions at 189 — 2093 GeV and constraints on physics beyond the Standard Model. // Eur. Phys. J. C. 2007. - Vol. 49. - Pp. 411-437.

127. Поваров А. В., Смирнов А. Д. Распады Z'-бозона как тест на четы-рехцветовую симметрию кварков и лептонов. // Ядерная физика. — 2002. Т. 65, № 2. - С. 307-310. - Phys. At. Nucl. V.65, No.2, p.281-284 (2002)].

128. Панков А. А. Эффекты Z — Z'-смешивания на будущих линейных коллайдерах с поляризованными е+е~-пучками. // Ядерная физика. 1994. - Т. 557, № 3. - С. 472-495.

129. Смирнов А. Д. Релятивистские поправки к спектру масс тяжелых мезонов в потенциальной кварковой модели. // Ядерная физика. — 1984. Т. 39, № 4. - С. 956-960.

130. Смирнов А. Д. Дополнение к статье Смирнова А.Д. "Релятивистские поправки к спектру масс тяжелых мезонов в потенциальной кварковой модели "(Т. 39. Вып. 4, 1984. С. 956 960). // Ядерная физика. - 1984. - Т. 39, № 6. - С. 1616.

131. Смирнов А. Д. О спектре масс и радиационных ширинах тяжелых (Qb) мезонов. // Ядерная физика. — 1992. — Т. 55, № 2. — С. 509513.- Sov. J. Nucl. Phys., V.55, No.2, p.283 - 285 (1992)].

132. Волошин M. Б. О сверхтонком расщеплении 5-уровней тяжелого кваркония. // Ядерная физика. — 1982. — Т. 35, № 4. — С. 1016— 1020.

133. Godfrey S., Isgur N. Mesons in a relativized quark model with chromo-dynamics. // Phys. Rev. D. Jul 1985. - Vol. 32, no. 1. - Pp. 189-231.

134. Герштейн С. С., Киселев В. В., Лиходед А. К., Слабоспиц-кий С. П., Ткабладзе. А. В. Сечения рождения и спектроскопия Вс-мезонов. // Ядерная физика.— 1988.— Т. 48, № 2(8).- С. 515524.

135. Gershtein S. S., Likhoded А. К., Slabospitsky. S. P. Preprint IHEP 89-214.

136. Gershtein S. S., Likhoded A. K., Slabospitsky S. P. General characteristics of Bc-mesons: Production mechanisms and decays. // Int. J. of Mod. Phys. A. 1991. - Vol. 6, no. 13. - Pp. 2309-2329.

137. Observation of the Be Meson in pp Collisions at y/s = 1.8 TeV. / F. Abe, H. Akimoto, A. Akopian, M. G. Albrow, A. Amadon, S. R. Amendolia, D. Amidei et al. // Phys. Rev. Lett. — Sep 1998. — Vol. 81, no. 12. Pp. 2432-2437.

138. Maltoni M., Novikov V. A., Okun L. В., Rozanov A. N., Vysotsky. M. I. Extra quark-lepton generation and precision measurements. // Phys. Lett. B. 2000. - Vol. 476. - Pp. 107-115.

139. Barbieri R., Caffo M., Remiddi E. Gluon jets from quarkonia. // Nucl. Phys. B. 1980. - Vol. 162, no. 1. - Pp. 220-236.

140. Kamal A. N., Kodaira J., Muta T. Gluon jets from heavy paraquarko-nium. // Phys. Rev. D. Feb 1982. - Vol. 25, no. 3. - Pp. 784-791.

141. Koller K., Streng К. H., Walsh T. F., Zerwas R. M. Multijet decays of quarkonia: testing the three-gluon vertex. // Nucl. Phys. B. — 1982. — Vol. 206, no. 2. Pp. 273-297.

142. Streng К. H. The nonabelian structure of QCD in quarkonium decays. // Z. Phys. C. 1985. - Vol. 27, no. 1. - Pp. 107-114.

143. Muta Т., Niuya T. Nonplanar 4-jets in quarkonium decays as a probe for 3-gluon coupling. // Prog. Theor. Phys. — 1982, — Vol. 68, no. 5. — Pp. 1735-1748.

144. Barbieri R., Curci G., d'Emilio E., Remiddi. E. Strong radiative corrections to annihilations of quarkonia in QCD. // Nucl. Phys. В.— 1979. Vol. 154, no. 4. - Pp. 535-546.

145. Barbieri R., Gatto R., Remiddi E. QCD radiative correctiions to hy-perfine splitting in quarkonium. // Phys. Lett. В. — 1981.— Vol. 106, no. 6. Pp. 497-500.

146. Barbieri R., Caffo M., Gatto R., Remiddi E. Strong QCD corrections to p-wave quarkonium decays. // Phys. Lett. В.— 1980.— Vol. 95, no. 1, — Pp. 93-95.

147. Hagiwara K., Kim C., Yoshino T. Hadronic decay rate of ground-state para-quarkonia in quantum chromodynamics. // Nucl. Phys. B. — 1981. Vol. 177, no. 3. - Pp. 461-476.

148. Смирнов А. Д. Угловое и энергетическое распределения глюонов в трехглюонном распаде тяжелого паракваркония. // Ядерная физика. 1988. - Т. 47, № 5. - С. 1380-1383. - Sov. J. Nucl. Phys. ,V. 47, No.5, p.878 - 880 (1988)].

149. Sterman G., Weinberg S. Jets from Quantum Chromodynamics. // Phys. Rev. Lett. Dec 1977. - Vol. 39, no. 23. - Pp. 1436-1439.

150. Kinoshita T. Mass singularities of Feynman amplitudes. // «7. Math. Phys. 1962. - Vol. 3, no. 2. - Pp. 650-677.

151. Lee T. D., Nauenberg M. Degenerate Systems and Mass Singularities. // Phys. Rev.- Mar 1964.- Vol. 133, no. 6B.— Pp. B1549-B1562.

152. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. Mass effects in the quark-gluon decays of heavy paraquarkonia. // Mod. Phys. Lett. A. — 1998. — Vol. 13, no. 27. Pp. 2199-2204.

153. Barnet R. M., et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics. // Phys. Rev. D. — 1996. — Vol. 54, no. part 1. — P. 7.

154. Farhi E. Quantum Chromodynamics Test for Jets. // Phys. Rev. Lett. — Dec 1977. Vol. 39, no. 25. - Pp. 1587-1588.

155. Fox G. C., Wolfram S. Observables for the Analysis of Event Shapes in e + e— Annihilation and Other Processes. // Phys. Rev. Lett. — Dec 1978. Vol. 41, no. 23. - Pp. 1581-1585.

156. Fox G. C., Wolfram S. Tests for planar events in e+e~ annihilation. // Phys. Lett B. mar 1979. - Vol. 82. - Pp. 134-138.

157. Parkhomenko A. Y., Smirnov A. D. On collinearization of quarks in the quark-gluon decays of heavy orthoquarkonia. // Mod. Phys. Lett. A. 1994. - Vol. 9, no. 2. - Pp. 115-121.

158. Clavelli L., Cox P. H., Harms B. Prompt lepton production in upsilon and t-quarkonium decays. // Phys. Rev. D.— Jan 1985.— Vol. 31, no. l.-Pp. 78-80.