Развитие универсальных компьютерных программ для вычисления сигнальных процессов различных расширений Стандартной модели на LHC и в астрофизических экспериментах, критический анализ моделей на основе новых экспериментальных данныхНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. Развитие универсальных компьютерных программ для вычисления сигнальных процессов различных расширений Стандартной модели на LHC и в астрофизических экспериментах, критический анализ моделей на основе новых экспериментальных данных
Результаты этапа: В программе LanНЕР была реализована возможность автоматического добавления вершин Хиггс-гамма-гамма и Хиггс-глюон-глюон. Соответствующие вершины были реализованы численно в пакете SLHAplus с учетом петлевых поправок. Также в пакете CalcHEP добавлено автоматическое вычисление ширин процессов распада с виртуальными Z- и W-бозонами. Для SM и MSSM было установлено хорошее согласие c известной программой HDECAY. Наш подход позволяет провести те же вычисления для произвольного расширения Стандартной модели, что представляется важным в свете новых данных LHC. В модели MUED был проанализирован вклад виртуальных калуца-клейновских мод в парциальное сечение распада бозона Хиггса на 2 фотона. Результат был сравнен с результатом Стандартной модели. Показано, что прецизионные измерения распада бозона Хиггса на два фотона могут закрыть или подтвердить модель MUED. В программу micrOMEGAs был добавлен модуль для расчета потока нейтрино, возникающих от аннигиляции темной материи, захваченной Солнцем и Землей. Данный модуль позволяет производить вычисления для любой модели взаимодействия элементарных частиц. В рамках проекта micrOMEGAs было уточнено вычисление плотности темной материи для случаев, когда доминирующими каналами являются каналы с подпороговым рождением W+- и Z-бозонов. Такое поведение было отмечено ранее для Модели с Инертным дублетом. Последняя версия micrOMEGAs позволяет решить эту проблему для моделей общего вида. Изучены процессы неполной аннигиляции темной материи (semi-annihilation) при образовании реликтовой плотности темной материи на примере простой модели с внутренней Z_3 симметрией. Были вычислены петлевые амплитуды аннигиляции темной материи в 2 фотона и фотон - Z состояния в рамках NMSSM и CPVMSSM суперсимметричных моделей. Результаты имплементированы в систему micrOMEGAs. Данная работа актуальна в связи с обнаружением дискретной гамма линии на эксперименте FERMI. В программе micrOMEGAS реализован сценарий образования реликтовой плотности темной материи с первоначальной асимметрией числа частиц/античастиц. По результатам работы были опубликованы 4 статьи в журналах, пять препринтов опубликованы и посланы в журналы, поддерживаются 4 интернет-ресурса.
2 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Развитие универсальных компьютерных программ для вычисления сигнальных процессов различных расширений Стандартно
Результаты этапа: В 2013 году получены следующие основные результаты по тематике гранта: создана новая версия программы micrOMEGA, вычисляющая различные характеристики темной материи, которые могут быть обнаружены в современных астрофизических экспериментах; найдена область параметров расширения Стандартной модели (СМ) с новым скалярным полем и Z_3 симметрией, которая соответствует экспериментальным данным; в рамках расширения СМ дополнительными эффективными операторами размерности шесть исследован сигнал от новой частицы, обнаруженной на Большом адронном коллайдере в середине 2012 г, и показано, что возможные отклонения от идентификации новой частицы как бозона Хиггса СМ не превышают 10-20%; для минимальной модели с универсальными дополнительными измерениями с помощью анализа данных LHC получены ограничения на радиус дополнительного измерения; в модели «мира на бране» с калибровочными полями СМ, распространяющимися в многомерном пространстве, для процесса одиночного рождения топ-кварка и процессов Дрелла-Яна изучены особенности поиска на адронных коллайдерах низших Калуца-Клейновских (КК) возбуждений W и Z бозонов и показана необходимость учета интерференции не только с калибровочными бозонами СМ, но и со вкладами высших КК мод W и Z, и с КК возбуждениями гравитона; в модели «мира на бране» показано, что в пределе бесконечного дополнительного измерения в низшем порядке теории возмущений появляются расходимости, которые не могут быть устранены методами теории перенормировок; рассмотрены нетопологические солитоны в теории скалярного поля и предложен простой метод, позволяющий изучать основные их характеристики в случае слабого взаимодействия скалярного и векторного полей. Результаты исследований представлены в 7 работах, опубликованных и принятых к печати в ведущих мировых журналах. По результатам работ участниками гранта было сделано 7 докладов на международных конференциях. Cогласно WoS опубликованные работы были процитированы 30 раз.
3 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Развитие универсальных компьютерных программ для вычисления сигнальных процессов различных расширений Стандартно
Результаты этапа: 1) Создана новая версия программы micrOMEGAs для вычисления характеристик темной материи в расширениях Стандартной Модели (СМ) общего вида. 2) Изучена феноменология темной материи в расширенной СМ с Z3 и Z4 группами симметрии, ответственными за стабильность частиц темной материи. 3) Изучено расширение СМ, в котором частица темной материи взаимодействует с частицами СМ через дополнительное калибровочное взаимодействие U(1) с нарушением изоспина. Показано, что в рамках этой модели можно согласовать отсутствие сигнала темной материи в экспериментах с ксеноном и наблюдение такого сигнала на кремниевом детекторе. 4) Изучены феноменологические следствия расширения СМ с дополнительным измерением для планируемых исследований в ЦЕРНе при энергии 14 ТэВ. Показано, что интерференция сигналов от Калуца-Клейновских возбуждений W и Z бозонов и фотона с сигналами от самих W и Z приводят к наблюдаемым эффектам, которые в случае обнаружения можно будет интерпретировать как открытие дополнительных измерений. 5) С использованием модельно-независимого метода поиска отклонений от предсказаний СМ проанализированы имеющиеся экспериментальные данные LHC по обнаружению и измерению констант взаимодействия бозона Хиггса и получены новые ограничения на коэффициенты при операторах размерности 6.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".