虽然高能物理的标准模型能够成功描述目前的高能实验,但是它不能够解释诸如宇宙中物质-反物质不对称,暗物质与暗能量,及中微子质量等实验观测。同时标准模型还具有自由参数过多,以及所谓规范等级等理论问题。实验与理论都要求存在超出标准模型的新物理。新物理最有可能表现在标准模型还没有被检验的部分,从而不与目前已有的高能实验矛盾。本项目就是研究在标准模型没有被检验或者没有被精确检验的部分希格斯物理,超出标准模型的新粒子,CP破坏,顶夸克物理,味改变中性流等。探索各种新物理,例如超对称模型、Little Higgs模型等,在强子加速器LHC(2007年运行)和线性加速器LC以及B-工厂(正在运行)上的行为。同时我们将比较实验信号与标准模型和已有新物理的预言,发现可能的偏离,从而提出其他可能的新物质结构或者动力学。本项目的研究将加深人类对诸如质量来源,强、弱、电磁甚至引力相互作用统一等重大问题的认识。
本项目重点研究的课题是超出标准模型的新物理,尤其是研究了黑格斯粒子与暗物质可能带来的新物理的性质,并把如何在加速器LHC、ILC上发现、甄别新物理作为研究的重点。在三年里,我们主要在以下6个具体的方面进行了系统研究 (1)'漆黑格斯'(invisible Higgs)粒子在加速器寻找策略的研究。只考虑理论的背景,采用我们建议的方法,轻的漆黑格斯粒子可以在30fb-1的亮度下,即LHC高亮度运行不到一年,低亮度三年,就可以探测到; (2)暗物质质量来源问题与'漆黑格斯'粒子。如果暗物质的质量与常规物质相同,那么暗物质的质量被限定为50-80 GeV。此结论与W de Boer分析ERGRET卫星光谱得到的暗物质质量完全一致; (3)镜像粒子模型与'漆黑格斯'粒子; (4)北京谱仪(BES)与低质量暗物质的寻找。研究表明, (a)在寻找低能的某些超出标准模型新物理方面, BES比高能加速器更加有利; (b)高亮度的BES将十分有可能探测到轻的暗物质; (5)在线性加速器上顶夸克对产生的QCD量子辐射效应的研究; (6) Split超对称在线性加速器独特信号的研究。研究表明,在未来线性加速器测量带电微子的产生是一个确立split超对称的可靠方法之一。