Развитие теории электрослабого взаимодействия на базе процессов электрон-позитронного рассеяния

  • Юлия Николаевна Чуднова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Татьяна Викентьевна Шишкина Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2023-1-43–54

Аннотация

Рассмотрены программы исследований на линейных коллайдерах нового поколения. На основе диаграммной техники Фейнмана выполнен аналитический лоренц-инвариантный расчет амплитуд и квадратов матричных элементов процесса рождения мюон-антимюонной пары в результате аннигиляции электронов и позитронов высоких энергий. Показано, что учет слабого взаимодействия при расчете данного процесса необходим уже в низшем порядке теории возмущений. Выполнен численный анализ дифференциальных и полных сечений процесса, а также асимметрии рассеяния частиц вперед-назад с учетом ширины распада массивного нейтрального калибровочного бозона для различных энергий взаимодействия и углов обрезания. Проведен анализ применимости ультрарелятивистского приближения. Обнаружено, что оно эффективно описывает сечения процесса при энергиях, достижимых на линейных коллайдерах нового поколения. Проанализированы перспективы использования процесса рождения пары фермионов при аннигиляции электронов и позитронов как для изучения параметров и структуры Стандартной модели электрослабого взаимодействия, так и для развития альтернативных неминимальных калибровочных моделей.

Биографии авторов

Юлия Николаевна Чуднова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студентка физического факультета

Татьяна Викентьевна Шишкина, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры теоретической физики и астрофизики физического факультета

Литература

  1. Phinney N. ILC reference design report: accelerator executive summary. ICFA Beam Dynamics Newsletter. 2007;42:7–29.
  2. Ginzburg IF. [Photon colliders and the study of fundamental interactions]. In: Byalko AV, editor. Rossiiskaya nauka. Vystoyat’ i vozrodit’sya [Russian science. Survive and be reborn]. Moscow: Nauka; 1997. p. 77–87. Russian.
  3. Baer H, Barklow T, Fujii K, Gao Y, Hoang A, Kanemura S, et al., editors. The International Linear Collider technical design report. Volume 2. Physics [Internet]. [S. l.]: [s. n.]; 2013 [cited 2016 January 15]. 189 p. Available from: https://www.linearcollider.org/ILC/Publications/Technical-Design-Report.
  4. Peskin ME, Schroeder DV. An introduction to quantum field theory. Reading: Addison-Wesley Publishing Company; 1995. 842 p. Russian edition: Peskin ME, Schroeder DV. Vvedenie v kvantovuyu teoriyu polya. Berkov AV, translator; Belavin AA, editor. Izhevsk: Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika; 2001. 784 p.
  5. Shishkina TV. Processes of lepton and boson birth in linear photon collider. In: Barkovsky LM, Feranchuk ID, Shnir YaM, editors. Etudes on theoretical physics. Collection of works dedicated to 65th anniversary of the department of theoretical physics of Belarusian State University. Singapore: World Scientific Publishing Company; 2004. p. 213–230.
  6. Makarenko V, Mönig K, Shishkina T. Measuring the luminosity of a γ γ collider with γ γ → l + l – γ events. The European Physical Journal C. Particles and Fields. 2004;32(supplement 1):s143– s150. DOI: 10.1140/epjcd/s2003-01-011-7.
  7. Passarino G, Veltman M. One-loop corrections for e+e− annihilation into µ+µ− in the Weinberg model. Nuclear Physics B. 1979;160(1):151–207. DOI: 10.1016/0550-3213(79)90234-7.
  8. Berends FA, Kleiss R, Jadach S. Radiative corrections to muon pair and quark pair production in electron positron collisions in the Z0 region. Nuclear Physics B. 1982;202(1):63–88. DOI: 10.1016/0550-3213(82)90221-8.
  9. Banerjee S, Pietrzyk B, Roney JM, Was Z. Tau and muon pair production cross sections in electron-positron annihilations at s = 10.58 GeV. Physical Review D. 2008;77(5):054012. DOI: 10.1103/PhysRevD.77.054012.
  10. Bardin DYu, Shumeiko NM. On an exact calculation of the lowest-order electromagnetic correction to the point particle elastic scattering. Nuclear Physics B. 1977;127(2):242–258. DOI: 10.1016/0550-3213(77)90213-9.
  11. Kuchto TV, Shumeiko NM. Radiative effects in deep inelastic scattering of polarized leptons by polarized nucleons. Nuclear Physics B. 1983;219(2):412–436. DOI: 10.1016/0550-3213(83)90650-8.
  12. Shishkina TV, Shumeiko NM. Fizika elementarnykh chastits [Physics of elementary particles]. Minsk: Belarusian State University; 2002. 112 p. Russian.
  13. Shershan IA, Shishkina TV. Single gauge boson production in e γ-interaction as a modern tool for Standard Model test. Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2018;21(2):199–205.
  14. Shershan IA, Shishkina TV. Gauge boson production in high energy electron-photon collisions as a modern tool of searching effects beyond the Standard Model. Nonlinear Phenomena in Complex Systems. 2019;22(1):98-103.
  15. Shershan IA, Shishkina TV. Single gauge boson production in electron-photon collisions in the set of Standard Model extensions. In: Kuvshinov VI, Shaparau VA, editors. Nonlinear dynamics and applications. Volume 25. Proceedings of the Twenty-six anniversary seminar NPCS’2019; 2019 May 21–24; Minsk, Belarus. Minsk: Pravo i ekonomika; 2019. p. 225–230.
  16. Ginzburg IF, Kotkin GL, Panfil SL, Serbo VG, Telnov VI. Colliding γ e and γ γ beams based on single-pass e+e− accelerators II. Polarization effects, monochromatization improvement. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1984;219(1):5–24. DOI: 10.1016/0167-5087(84)90128-5.
Опубликован
2023-01-31
Ключевые слова: линейные коллайдеры, Стандартная модель, электрон-позитронные столкновения, сечение рождения
Как цитировать
Чуднова, Ю. Н., & Шишкина, Т. В. (2023). Развитие теории электрослабого взаимодействия на базе процессов электрон-позитронного рассеяния. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 43–54. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2023-1-43–54
Выпуск
№ 1 (2023): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика ядра и элементарных частиц

Copyright (c) 2023 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).