LHC上Hb,H→4l过程的蒙特卡罗模拟
实用MCNP3B教程
大型通用中子-光子联合 输运蒙特卡罗模拟程序郑华 编前言本教程用于培训那些曾经、正在或将要从事核测井研究工作的人员，使他们掌握一种在计算机上模拟核测井过程的技术。
目前研究核测井问题的计算机模拟方法有两种，一是扩散理论方法，二是蒙特卡罗方法。
扩散理论法对核测井过程建立玻尔兹曼扩散方程，然后求解。
由于测井问题比较复杂，这个含有多个变量的微积分方程一般不能得到解析解，还要用数值方法进行求解，在求解时对粒子运动方向的角坐标可用级数展开或取离散角度处理，对空间和时间变量多采用差分处理。
蒙特卡罗方法则对给定的问题建立相应的随机抽样模型，并用以一系列随机数跟踪大量粒子历程的方法完成对粒子输运的模拟。
与确定论相比，蒙特卡罗方法能更好地适应复杂的几何条件。
蒙特卡罗方法模拟辐射输运的思想在40年代由美国Los Alamos实验室的科学家提出，76年开发出了通用程序MCNP。
从80年代开始，美国一些核武器研究实验室和大学受雇于各大测井公司进行核测井数值模拟研究，编写出一批核测井专用蒙特卡罗模拟程序。
专用程序的计算时效高，但针对性强，后来随着计算机速度的提高，一般人们还多使用通用程序进行计算。
目前最常用的两个通用程序是MCNP和英国原子能署的MCBEND。
MCNP具有较强的通用性，可处理任意三维几何问题，提供了多种源分布和记数方式，使用精细的点截面数据。
MCNP3版(83年)和3A版(85年)发行后，就成为用蒙特卡罗方法模拟核测井的最流行的通用程序，它解决了特征伽马谱线的问题，可以较好地模拟中子和光子联合输运，使用的主要核数据库是ENDF/B-4。
3B是89年发行的版本，对3A版做了许多改进，并增加了几何重复定义功能。
91年问世的4版可以联合模拟中子、光子、带电粒子(离子)的输运，可模拟探测器的测量结果。
4版与以前版本相比在性能上又有较大改善，程序代码时效有显著提高，使用了更新的ENDF/B-6评价核数据库。
MCNP程序3B版传入中国已多年，可从中国原子能科学研究院计算机应用研究所得到拷贝。
多层次蒙特卡洛方法
多层次蒙特卡洛方法多层次蒙特卡洛方法（Multi-level Monte Carlo Method）是一种用于解决随机微分方程（Stochastic Differential Equations, SDEs）的高效数值方法，该方法结合了蒙特卡洛方法和多层次思想，能够显著提高SDEs的数值解的精度，并且节约计算成本。
本文将深入探讨多层次蒙特卡洛方法的原理、应用及意义。
一、多层次蒙特卡洛方法的原理1.1 蒙特卡洛方法蒙特卡洛方法是一种基于概率统计的计算方法，它通过随机抽样的方式来解决数学问题。
在求解随机微分方程时，蒙特卡洛方法可通过模拟SDEs的随机轨道来获得数值解。
传统的蒙特卡洛方法可能需要大量的路径模拟才能达到足够的精度，这导致计算成本高昂。
1.2 多层次思想多层次思想是指利用不同精度的模拟来近似求解同一问题。
在多层次蒙特卡洛方法中，我们将模拟过程分为多个层次（levels），每个层次的模拟所需的路径数不同，即低层次的模拟精度较低，而高层次的模拟精度较高。
通过适当地组合这些层次的模拟结果，可以在保证精度的同时降低计算成本。
1.3 多层次蒙特卡洛方法的基本思想多层次蒙特卡洛方法将路径模拟过程分解为多个层次，然后通过巧妙的组合低层次和高层次的模拟结果，来获得精度更高的数值解。
具体来说，对于相邻两个层次，我们可以首先利用低层次的模拟来得到一个大致的数值解，然后再利用高层次的模拟来修正该数值解的误差部分，从而获得更精确的数值结果。
二、多层次蒙特卡洛方法的应用2.1 随机微分方程的数值解随机微分方程是描述具有随机性的动力学系统的重要数学工具，它在金融学、自然科学和工程技术等领域具有广泛的应用。
由于随机微分方程的解通常是随机的，传统的数值方法往往面临精度和计算成本之间的权衡。
多层次蒙特卡洛方法可通过合理地组合不同层次的模拟来显著提高数值解的精度，使得对于随机微分方程的数值求解变得更加可行。
2.2 金融衍生品定价在金融领域，衍生品的定价涉及到对随机过程的建模和数值求解，这些随机过程往往由随机微分方程描述。
T(d,n)4He反应快中子屏蔽体优化设计的蒙特卡罗模拟
T(d,n)4He反应快中子屏蔽体优化设计的蒙特卡罗模拟罗鹏;姚泽恩;梁一;胡继峰;金孙均
【期刊名称】《核技术》
【年(卷),期】2008(031)010
【摘要】在考虑T(d,n)4He(D-T)反应快中子源能谱、角分布、面源结构及靶系统对中子的作用的基础上,利用MCNP程序模拟了(D-T)反应快中子在屏蔽材料中子的输运.通过屏蔽体外泄漏中子及γ射线的注量率、能谱及在水中的吸收剂量的分析,给出了满足T(d,n)4He反应中子源快中子治疗屏蔽体的三种复合屏蔽方案.【总页数】5页(P756-760)
【作者】罗鹏;姚泽恩;梁一;胡继峰;金孙均
【作者单位】兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000;兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000;兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000;兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000;兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000
【正文语种】中文
【中图分类】R144.1
【相关文献】
1.用蒙特卡罗方法计算快中子屏蔽体的厚度 [J], 戴宏毅;杨化中;苏桐龄
2.用屏栅电离室测量6Li(n，t)4He反应微分截面 [J], 张国辉;唐国有;陈金象;刘广智;张雪梅;陈泽民
3.闪烁光纤在快中子辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟 [J], 马庆力;李世平;唐世彪;许士敏;党双平
4.Micromegas探测器测量快中子的蒙特卡罗模拟 [J], 汪珊珊
5.用于快中子引起带电粒子核反应研究的屏栅电离室及双参数测量系统 [J], 陈迎棠;齐卉荃;陈泽民
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利用蒙特卡罗方法模拟金属环境中D-D反应的出射粒子能谱
利用蒙特卡罗方法模拟金属环境中D-D反应的出射粒子能谱金属环境中keV能区D（d，p）T核反应出射带电粒子能谱不仅反映了低能氘核与靶材料原子核的相互作用势，而且还间接反映氘在金属材料中的动态沉积和分布行为。
所以，能谱的研究不仅直接关系到低能核-核相互作用势的研究内容，而且为聚变堆第一壁材料中氘行为的实时动态研究提供了一种新的分析手段。
本论文工作拟用蒙特卡罗方法模拟载能氘离子在靶材料(如：Mo、W)中的能损、散射、沉积和核反应等过程，并运用核反应运动学公式得到产物核的能量、位置、方位角等信息，进而实现出射带电粒子能谱的模拟。
为利用D-D核反应出射带电粒子能谱研究聚变堆第一壁材料中的动态氘分布提供前期的模拟程序支持。
通过使用蒙特卡罗方法模拟氘离子在靶材中的行为, 本工作得到了金属环境中D-D反应的出射粒子能谱。
关键词:D-D反应;计算机模拟;蒙特卡罗方法第一章绪论1.1 研究金属环境中D-D反应的意义能源是人类发展必需之物。
自工业革命以来人类对能源的需求更是急剧增加,近几个世纪的能源消耗超过了在这之前整个人类历史的消耗总和,并且可以预见,如此的高消耗速度还将持续相当长的时间;与此同时,以化石燃料为核心的能源消耗产生了大量粉尘以及二氧化碳等温室气体,严重地破坏了人类的生存环境,而历经几百万年形成的化石燃料也能够在几百年内被人类消耗殆尽。
从任何一方面来说,寻找对环境影响小、能大量稳定供应的能源对于人类的可持续发展来说是迫在眉睫的重大课题。
太阳能、风能、潮汐能等可再生能源作为替代方案,成本较高,对地理、气候等因素依赖较大;而核能发电则因其成本合理、稳定高效而得到格外重视。
当前核能发电利用的是铀裂变,而利用氘和氚的聚变堆因其能从海水提取原料、后期污染物较少等优点,将会得到一步的发展。
核能的开发会涉及很多材料问题。
而作为主要燃料的氘和氚与金属材料的相互作用问题尤为其甚。
例如在核聚变实验反应堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER)的设计和研发中,氘、氚在金属环境中的行为引起了人们的进一步关注:辐照氢脆现象(H-embrittlement)[1,2,3,4,5,6]关系装置材料的稳定性,氘、氚在组件中的存留和循环影响反应堆的安全、核燃料的利用率、器壁材料的性质等[7,8]。
氩辉光放电中离子轰击阴极的蒙特卡罗模拟
氩辉光放电中离子轰击阴极的蒙特卡罗模拟
王德真;宫野;马腾才
【期刊名称】《计算物理》
【年(卷),期】1993(10)2
【摘要】由蒙特卡罗方法模拟离子在氩直流辉光放电阴极位降区的运动,包括了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射,得到了离子轰击阴极的能量分布和入射角分布。
对于只考虑电荷交换碰撞的情形,比较了蒙特卡罗模拟结果和玻尔兹曼方程的解析结果,得到了完全相同的的离子轰击阴极的能量分布。
模拟结果还表明绝大部分离子近于垂直入射阴极。
【总页数】5页(P215-219)
【关键词】辉光放电;能量分布;蒙特卡罗模拟
【作者】王德真;宫野;马腾才
【作者单位】大连理工大学三束材料改性国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】O461.21
【相关文献】
1.氮气空心阴极辉光放电等离子体离子的蒙特卡罗模拟研究 [J], 张连珠;傅凤清;王增波;刘俊红
2.氮气直流辉光放电阴极鞘层区电子行为的蒙特卡罗模拟研究 [J], 张连珠;于威
3.高压加速辉光放电离子阵鞘层离子轰击靶阴极的蒙特卡罗模拟 [J], 李百贵
4.辉光放电阴极区氮离子(N+2)的蒙特卡罗模拟 [J], 张连珠;于威
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3he正比计数管探测效率的蒙特卡罗模拟及实验研究
3he正比计数管探测效率的蒙特卡罗模拟及实验研究（最新版）目录1.引言2.蒙特卡罗模拟的基本原理3.3He 正比计数管探测效率的蒙特卡罗模拟4.实验研究5.结果与分析6.结论正文1.引言蒙特卡罗模拟是一种基于随机抽样的数值计算方法，广泛应用于各种领域，如物理学、统计学、金融学等。
在本文中，我们将探讨蒙特卡罗模拟在 3He 正比计数管探测效率方面的应用。
3He 正比计数管是一种用于探测核辐射的设备，其探测效率受到许多因素的影响，如 3He 气体的纯度、电场的强度等。
因此，对 3He 正比计数管探测效率的精确计算和预测具有重要意义。
2.蒙特卡罗模拟的基本原理蒙特卡罗模拟的基本思想是通过随机抽样来近似求解问题。
在模拟过程中，首先需要构建一个概率模型，该模型描述了随机变量之间的关系。
然后，根据该模型生成足够数量的随机数，通过对这些随机数进行处理，可以得到问题的解。
蒙特卡罗模拟的优点在于，它可以在很大程度上降低计算复杂度，并且可以处理复杂的非线性问题。
3.3He 正比计数管探测效率的蒙特卡罗模拟3He 正比计数管探测效率的蒙特卡罗模拟主要包括以下几个步骤：首先，根据 3He 正比计数管的工作原理，构建一个描述 3He 正比计数管探测效率的概率模型。
该模型应该包括 3He 气体的纯度、电场的强度、3He 离子的能量等影响因素。
其次，根据概率模型生成足够数量的随机数，用于模拟 3He 正比计数管探测过程中的各种随机事件。
最后，对生成的随机数进行处理，计算出 3He 正比计数管的探测效率。
4.实验研究为了验证蒙特卡罗模拟结果的准确性，我们进行了实验研究。
实验结果表明，蒙特卡罗模拟可以较为准确地预测 3He 正比计数管的探测效率。
5.结果与分析通过对 3He 正比计数管探测效率的蒙特卡罗模拟和实验研究，我们得出以下结论：1) 蒙特卡罗模拟是一种有效的数值计算方法，可以应用于 3He 正比计数管探测效率的研究。
2) 蒙特卡罗模拟结果较为准确，可以用于预测 3He 正比计数管的探测效率。
医用电子直线加速器的蒙特卡罗模拟
医用电子直线加速器的蒙特卡罗模拟代玉美;林辉;吴本科;蔡金凤;裴曦;熊桢宇【摘要】A Monte Carlo model of XHA600D 6MV medical Linac isbuilt ,which provides an analysis tool for beam irradiation research of accurate radiotherapy system(ARTS) .The accelerator simulation is divided into two steps:the first step is to simulate entire Linac and MLC component using BEAMn-rc program ;the second step is to simulate the particle dose distribution in a uniform water phantom u-sing DOSXYZnrc program .It is illustrated that the differences are acceptable both for the regular field and the irregular field ,w hich are less than 2% inside the field and 2~3 mm in the penumbra .%文章建立了XHA600D医用电子直线加速器模型 ,为精确放射治疗系统(Accurate Radiotherapy Sys-tem ,ARTS)的照射束研究提供分析工具.该加速器模拟分二步进行 :首先使用BEAMnrc程序模拟整个加速器并加上M LC组件 ,然后再使用DOSXYZnrc程序模拟粒子在均匀水模中的剂量分布.通过与其规则野和非规则野O A R对比以及规则野的PDD对比得出误差都在允许范围之内.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(038)008【总页数】4页(P1143-1146)【关键词】蒙特卡罗模拟;医用加速器;二步法;束分析工具【作者】代玉美;林辉;吴本科;蔡金凤;裴曦;熊桢宇【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009;中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所,安徽合肥 230031;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】R730.550 引言医用直线加速器是实现肿瘤外放射治疗的重要设备，对医用直线加速器照射源的准确模拟可为放射治疗计划系统（Treatment Planning System，TPS）中剂量计算提供参考。
反应堆动态参数的蒙特卡罗计算研究
反应堆动态参数的蒙特卡罗计算研究
王冠博;刘汉刚;王侃;刘永康;曾和荣;杨鑫
【期刊名称】《核动力工程》
【年(卷),期】2012(33)2
【摘要】介绍缓发中子有效份额(βeff)、有效中子代时间(Λeff)和本征值的概念及其蒙特卡罗程序计算方法。
采用Prompt Method方法计算得到βeff;微扰法得到Λeff;采用瞬发中子密度衰减直接拟合法和间接求解法得到本征值;将各种反应性状态下的拟合得到临界c本征值,并与实验测量的c值进行比对,结果符合很好;并对动态参数蒙特卡罗程序计算的各种方法进行不确定度分析。
【总页数】7页(P116-122)
【关键词】动态参数;蒙特卡罗模拟;Prompt;Method;微扰;时间模拟
【作者】王冠博;刘汉刚;王侃;刘永康;曾和荣;杨鑫
【作者单位】清华大学工程物理系;中国工程物理研究院核物理与化学研究所【正文语种】中文
【中图分类】TL329.2;TL326
【相关文献】
1.BEGe探测器晶体参数的蒙特卡罗计算与实验表征技术研究 [J], 田自宁;欧阳晓平;殷经鹏;张洋;杨文静
2.基于蒙特卡罗方法的Weibull分布参数计算研究 [J], 潘坤年;
3.基于动态参数法的反应堆周期计算稳定性优化研究 [J], 朱宏亮;杨岐;刘艳阳;曾
少立;高志宇;包超;罗庭芳
4.反应堆α本征值蒙特卡罗计算方法研究 [J], 李泽光;李天涯;王侃;余纲林
5.基于临床实例的影响蒙特卡罗程序MCNP计算精度和速度的若干参数模拟研究[J], 林辉;吴宜灿;陈义学
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g因子的蒙特卡罗模拟计算
１ 引 言
活度、比释动能（吸收剂量）和剂量当量是电离 辐射计量领域的 ３个重要物理量，相关基准装置的 研制和国际关键比对当前多围绕这 ３个量进行。其
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｓｔａｎｄａｒｄｓｏｆａｉｒｋｅｒｍａ，ｔｈｅｇ ｆａｃｔｏｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｋｅｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｖａｌｕｅｒｅｃｕｒｒｅｎｃｅａｎｄｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｇｆａｃｔｏｒｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｈｅｍａｓｓｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｍａｓｓｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｇｏｔａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｂｙｕｓｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍＥＧＳｎｒｃａｒｅ ｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｌｏｗｅｎｅｒｇｙｐｈｏｔｏｎｓ，ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｇｆａｃｔｏｒｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｍａｌｌ．Ｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｂｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｔｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｑｕｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄｔｏｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｍａｓｓｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅ ｍａｓｓｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｌｏｗｅｎｅｒｇｙｐｈｏｔｏｎｓ．
高能α粒子辐射屏蔽的蒙特卡罗模拟
高能α粒子辐射屏蔽的蒙特卡罗模拟
方美华;魏志勇;陈达
【期刊名称】《核技术》
【年(卷),期】2007(030)004
【摘要】本文应用蒙特卡罗方法模拟α粒子在不同材料(铝、聚乙烯、水、液氢)中的输运.根据得到的射程与能量关系及二次粒子种类和数量,评价不同材料对α粒子的屏蔽效果.得出如下结论:在空间辐射防护中,铝并不是最佳的防护材料;在含氢物质中,随着氢含量的增加,辐射防护能力有所提高;并且α粒子随入射深度的能量沉积曲线中出现了典型的布拉格峰.
【总页数】4页(P306-309)
【作者】方美华;魏志勇;陈达
【作者单位】南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,210016;南京航空航天大学航天学院,南京,210016;南京航空航天大学材料科学与技术学院,南京,210016【正文语种】中文
【中图分类】O571.33;R852.7
【相关文献】
1.基于嫦娥一号高能粒子数据的地球磁层屏蔽效应研究 [J], 王洁;秦刚
2.太阳同步轨道真空紫外光电倍增管的高能粒子屏蔽方法研究 [J], 余迎庆;王咏梅;付利平;孔春阳;李小银;王月
3.镍合金对γ辐射屏蔽的蒙特卡罗模拟 [J], 刘什敏
4.高能射线的屏蔽问题--一种中子辐射屏蔽计算的新方法 [J], 唐吉玉
5.空间重粒子入射屏蔽材料的蒙特卡罗模拟 [J], 荀明珠; 何承发; 郑玉展
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Vol. 22 No. 1
Jan. 2019第22卷第1期
2019年1
月
西安文理学院学报(自然科学版)Journal of Xi'an University ( Natural
Science
Edition)
文章编号：1008-5564(2019)01-0038-06
LHC上Hb,H
—4Z
过程的蒙特卡罗模拟
李宏强(陕西师范大学物理学与信息技术学院，西安
710119)
摘 要:用蒙特卡罗模拟方法研究了欧洲大型强子对撞机(Larger Hardon Collider, LHC) ±
, ft
亮度
为3 000#-'，质心能为14 TeV的未来实验中，希格斯粒子伴随单个底夸克产生，然后希龟斯粒子衰变
为4个轻子的过程，目的是通过这一过程验证标准模型中对希格斯与底夸克汤川耦合(/ft
初的预测.用
Madgraph@ NLO
程序产生事例，分析了 4轻子末态的横动量和贋快度分布，
并考虑了背景过程的影响，
利用Delphes模拟了探测器响应，利用末态事例的一些运动学变量做了事例筛选，估计了信号显著性.目
前LHC实验是利用希格斯粒子衰变成正反夸克对这一希格斯粒子的衰变过程来研究希格斯底夸克汤
川耦合的.通过希格斯粒子的产生过程模拟研究上述耦合的优点在于可以减少一些分析本底喷注的工 作,其结果可对未来实验提供参考.关键词：希格斯伴随底夸克产生;4轻子衰变;信号显著性 中图分类号:G412 文献标志码：
A
Monte Carlo Simulation of the Process of
Higgs Production Associated
with Single b and H
—>4Z
by Using
Large
Hadron Collider
LI Hong-qiang
(School of Physics & Information, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119
,
China)
Abstract:
In this paper, the
Monte Carlo simulation
method is used to study the production
process of the Higgs particle associated a single bottom quark and then decaying into four
lep
tons in the future experiments by using the European Large Hadron Collider with brightness of
3 000 fb ~1 and central energy of 14 TeV. The purpose of this study is to validate the prediction
of the coupling between Higgs and bottom quarks ( Hb b) in the standard model through this
process. The Madgraph@ NLO program is used to produce examples, and the transverse mentum and pseudopotential
distribution of the
four lepton final state are analyzed by
taking the
influence of background process into account. The response of the detector is simulated by Del・ phes, and some kinematic variables of last state cases are used for case screening, and the significance of the signal is estimated. This study is different from the current experiments using the process of the decay of Higgs particles into positive and anti-quark pairs to study the Higgs- quark-Yukawa coupling. In this paper, Yukawa coupling is studied in the process of Higgs par
ticle generation. The advantage of this method is that it can reduce some work of background
收稿日期:2018-03-26
作者简介:李宏强( 1988-),男，甘肃白银人，陕西师范大学物理学与信息技术学院硕士研究生，主要从事高能物理
唯象学研究.第1期
李宏强.LHC上Hb,H—42过程的蒙特卡罗模拟
39
injection analysis, and the results can provide reference for future experiments.
Key words:Higgs production associated with single b； Higgs decay to four leptons； signal sig
nificance
2012年在LHC
上发现希格斯粒子后,
标志着实验上发现了标准模型预测的所有粒子,继而将
研究的重点转移到希格斯粒子的具体物理性质上⑶•在标准模型中，
规范玻色子通过希格斯机制获得
质量，由于希格斯场的真空期望值不为零
,会造成自发对称性破缺,因此规范玻色子获得质量，
同时产生
零质量的戈德斯通玻色子，取一定的规范后，戈德斯通玻色子会被抵消
，
只剩下有质量的希格斯粒子和
规范玻色子;费米子获得质量的方式不同于规范玻色子，费米子是通过汤川耦合，因自发对称性破缺获
得质量•标准模型在很高精度得到了验证，
例如电子磁矩的实验测量值与标准模型的预测值在小数点后
9位都是完全一样的，而测量汤川耦合强度的实验结果却存在很大的误差,所以人们希望找到提高测量
汤川耦合实验精度的方法•希格斯粒子与费米子的耦合强度与费米子质量成正比，与真空期望值成反 比，
可表示为其中呵是费米子质量,u
= 246 GeV是希格斯场的真空期望值.重夸克由于质量大，所
以与希格斯粒子的耦合强.被认为可能包含超出标准模型的新物理而成为研究的热点，已有很多测量希
格斯粒子与顶夸克丄top）耦合强度的工作,得到了不错的结果⑷.本文选择研究包含希格斯粒子与底夸
克的汤川耦合（也匸）是基于以下两点的考虑:第一，
包含此耦合的过程提供了直接测量底夸克汤川耦合
的方法;第二，这个过程对新物理比较敏感,例如在two-Higgs-doublet模型中，当tan/3很大时，希格斯底 夸克汤川耦合会增强.丫理量希格斯底夸克汤川耦合的方法是通过实验得到包含Hb &耦合项过程的散射截面，然后拟合得
到Hb &的耦合强度.当前实验利用妙是希格斯粒子伴随单个矢量玻色子产生、希格斯粒子衰变成一对
正反底夸克的过程（ppfVH,H—bl>）测量的⑸，
这一过程末态包含两个底夸克喷注，
而
LHC能量很高
，
包含两个喷注的本底事例很多，所以需要分析很多本底过程,实验误差就可能很大.如定义希格斯粒子
衰变到底夸克对的信号强度为实验测量分支比与标准模型预测值之比，
皿
=BR
-
岳BR
r亠/
（BR-m）sm •对Mm的精确测量不仅可以验证标准模型，还可以发现新物理的迹象•当前对如测量的实验 结果为如=0. 70爲,这个值是综合ATLAS单独测量（皿=0. 62常;）与CMS单独测量（如=
0.81 ■常）⑷的结果得到的.可以看出，两个探测器给出的结果符合标准模型的预期，但误差较大，还需 要进一步缩小误差.本文选择在希格斯粒子产生过程中皂含希格斯粒子和一个底夸克的过程（PP+b）,这个过程的末
态只包含一个底夸克喷注,相比于包含两个喷注的过程，需要考虑的本底过程会少一些,对希格
斯粒子衰变产物而言，轻子的探测效率又比两个底夸克的高，
所以本文选择这一过程进行蒙特卡罗模
拟•通过事例产生、背景分析濛特卡罗样本事例筛选等連程，估计信号显著性
，预测在以后高亮度
LHC
实验上发现这一过程事例的可能性，
结果与之前测量
Hb &实验也可形成互补•
1 Pp->Hb, H
t4Z的产生及本底过程
实验上，常引入变量K
来表征实验结果与标准模型之间的偏离和限制新物理⑸.在K-framework里,
散射截面被写成付和心的函数，其中
©为希格斯粒子与费米子耦合的实验测量值与标准模型预测值之
比，心为希格斯粒子与玻色子耦合的实验测量值与标准模型预测值之比，
疋就是上文中提到的
“，为了
与大多数实验文献保持一致，
这里继续保留芒表示耦合强度
•
（cr x BR） = x r”一切/1 h = Ssm（ gb~ Hb） x BR（ H― 4/） x KHbb • k”一则/心 （
1）
其中K变量定义为K； =070；”,。为某一个观测量,具体到（
1）
式表示标准模型下
gb-Hb过程的
散射截面,BR（
H7）
表示标准模型下希格斯粒子衰变到4轻子的分宽度.
k呗表示实验测量值与标准
模型预测的希格斯粒子底夸克耦合值之比,和心分别表示希格斯衰变到4轻子的分宽度和希格斯
粒子衰变的总宽度实验测量值与标准模型计算值之比.