1、雖然標準模型(SM)被認為是迄今為止最為成功的粒子物理模型，但由其基石之一(Higgs機制)所引入的Higgs粒子至今未在實驗上被發(fā)現(xiàn)，探索電弱對稱性破缺(EWSB)的起源進而尋找新物理成為當前粒子物理學界的最重要目標。美國費米國家實驗室的Tevatron對撞機以及歐洲核子中心的大型強子對撞機(LHC)為我們精確研究標準模型以及探索新物理提供了非常好的實驗平臺。本論文緊跟當前粒子物理學理論和實驗的熱點進行選題，精確研究了t-(t)-γ耦

2、合及(g)衰變。
　　 作為標準模型中最重的費米子，頂夸克的質(zhì)量最接近電弱對稱性破缺能標，研究與頂夸克相關(guān)的性質(zhì)被認為最可能發(fā)現(xiàn)電弱對稱性破缺機制的秘密。強子對撞機會產(chǎn)生大量的頂夸克事例，其中對撞能量最高的LHC被稱為頂夸克工廠，在強子對撞機上t(t)γ的強產(chǎn)生僅對t-(t)-γ的耦合敏感，不會引入t-(t)-Z耦合的信息，所以在強子對撞機上對t(t)γ伴隨產(chǎn)生過程的精確研究能為我們精確檢驗頂夸克與光子的規(guī)范耦合提供更好的理論支

3、撐。在論文第三章，我們研究了強子對撞機上頂夸克(top-quark)對伴隨光子產(chǎn)生過程(p(p)/pp→t(t)γ+X)的次領(lǐng)頭階(NLO)QCD修正。給出了該過程領(lǐng)頭階(LO)和NLOQCD修正后的頂夸克和光子的橫動量分布，并且計算了Tevatron上p(p)→t(t)γ+X過程的頂夸克電荷前后不對稱性(AFB)。研究結(jié)果表明，包含了NLOQCD修正后，散射截面對非物理能標μ的依賴比LO有了很大的改善；當取μ=mt時，LHC上t(t)

4、γ伴隨產(chǎn)生過程的NLOQCD修正超過了50％，如此顯著的效應(yīng)在LHC的實驗上是必須考慮的。我們的文章發(fā)表后，被Tevatron上的CDF實驗組引用，同時也得到了LHC上ATLAS實驗組的重視，根據(jù)ATLAS實驗組的需要，我們將pp→t(t)γ+X過程的精確研究拓展到LHC當前對撞能量7TeV下，同時深入研究了低光子橫動量截斷（P(γ)T,cut）以及奇異頂夸克(qt=-4e/3)所帶來的影響，研究結(jié)果表明pp→t(t)γ+X過程的K-因

5、子[K≡σNLO/σLO]對p(γ)T,cut以及頂夸克帶電量(qt)都不敏感。當我們將qt從2e/3變?yōu)?4e/3時，K-因子僅變化了約3％，但是總的散射截面卻強烈依賴p(γ)Υ,cut和qt的取值。
　　 為了解決標準模型的一些根本不足，物理學家提出了各種新的理論模型，比如LittleHiggs模型，大額外維模型(LED)和最小超對稱模型(MSSM)等，其中最小超對稱模型(MSSM)不僅擁有優(yōu)美的對稱性而且具有豐富的物理內(nèi).

6、涵，被認為是最有希望的新物理模型。根據(jù)MSSM，所有SM粒子都有其超對稱伴隨子。在R宇稱守恒的MSSM中，通常認為X-01(最輕的neutralino)是最輕的超對稱粒子(LSP)，除LSP外的超對稱粒子都不穩(wěn)定，在對撞機上產(chǎn)生后，它們會迅速衰變到更輕的粒子。頂夸克的超對稱伴隨子標量頂夸克(t)1被認為是最輕的標量夸克(squarks)。（x）(01)和(t)1都很可能在實驗上被發(fā)現(xiàn)。做為帶色的超對稱粒子，標量夸克和(g)會在強子對撞機

7、上大量產(chǎn)生，而這些粒子一旦產(chǎn)生就會衰變。根據(jù)參數(shù)選取的不同，(g)會有很多衰變道，就像人們期待(t)1是最輕的標量夸克一樣，衰變道(g)→t(t)(X)(01)是（g）最主最主要的衰變道，因此精確計算該衰變道的NLO修正就非常必要。在本論文第四章，我們給出了超對稱粒子（g）(gluino)的三體衰變過程（（g）→t(t)(X)(01)）的包括QCD修正在內(nèi)的精確計算。關(guān)于超對稱參數(shù)的選取，我們緊貼實驗選擇了由SPA方案給出的SPS6參數(shù)

8、基準點，關(guān)于共振粒子的處理方法，我們選擇了能保證規(guī)范不變性的復(fù)質(zhì)量方案(CMS)，并且首次給出了在復(fù)質(zhì)量方案下標量頂夸克部分的抵消項的表達式和推導過程。在上述選擇下，我們精確計算了該過程在參數(shù)基準點SPS6處的LO和NLOQCD修正后的衰變寬度，并且研究了它們對真空期望值(VEVs)tanβ(g)的質(zhì)量m(g)、標量頂夸克的質(zhì)量（m(t)1、m(t)2）以及X-01的質(zhì)量mX-01的依賴關(guān)系，同時給出了該過程LO和NLOQCD修正后的寬

9、度隨t(t)不變質(zhì)量Mt(t)和(X)01的能量Emiss(missingenergy)的微分分布（dΓLO/dMt(t)和dΓLO/miss）。我們的研究結(jié)果表明，在某些參數(shù)空間，NLOQCD修正的絕對值超過了30％，這個效應(yīng)是相當可觀的，為實驗上尋找相關(guān)超對稱粒子提供了很好的理論依據(jù)。
　　 本論文中創(chuàng)新之處主要在如下幾點：
　　 ·本論文首次對強子對撞機上p（p）/pp→t(t)γ+X過程進行了系統(tǒng)的研究，準確計算

10、了該過程的NLOQCD修正，給出了該產(chǎn)生過程目前最精確的理論預(yù)言，為LHC和Tevatron上精確研究t(t)y的產(chǎn)生信號提供了理論依據(jù)，對于檢驗頂夸克與光子的耦合性質(zhì)有著非常重要的意義。并且我們的計算結(jié)果被美國費米實驗室的CDF實驗組采用。
　　 ·我們發(fā)表的文章“Phys.Rev.D80(2009)014022”，在本領(lǐng)域得到了廣泛的重視，截止目前他引已達十余次。根據(jù)ATLAS實驗組的需要，我們對LHC上t(t)γ伴隨產(chǎn)生過

11、程進行了更加深入的研究，給出了該過程在7TeV對撞能量下的目前最精確的理論預(yù)言，同時我們還研究了低光子橫動量截斷以及奇異頂夸克對該過程的影響。我們的計算結(jié)果得到了ATLAS實驗組的認可，并被ATLAS實驗組采用。
　　 ·本論文首次對(g)→t(t)(X)01過程進行了精確的研究，準確計算了該過程的NLOQCD修正，給出了該衰變過程目前最精確的理論預(yù)言，這為實驗上尋找超對稱粒子提供了重要的理論依據(jù)，對我們更加深入的研究MSSM具