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标准模型(SM)为自然界中的强、弱以及电磁三种基本相互作用提供了一个统一的数学架构。自从诞生以后标准模型就获得了极大的成功，迄今为止所有的低能实验现象都与其符合的很好。但其理论上仍然存在诸如等级差、引力未能被统一等问题，这使得我们相信，标准模型并不是一个终极理论，有可能只是一个更基本理论的低能有效近似。
为了解决标准模型中的这些问题，物理学家们通过不同的方法对其进行了扩展，提出了诸多新的理论模型，如最小超对称标准模型(MSSM)、大额外维模型(LED)、小Higgs模型(LH)和双Higgs二重态模型(THDM)等。其中，大额外维模型在普通四维时空之外，通过引入新的空间维数来解决等级差问题，这一思想被认为有可能是弦论的一个低能近似。大额外维模型在标准模型三种相互作用架构的基础上又纳入了引力，不同于标准模型粒子只能存在于在四维时空，引力子可以在全部时空中传播，并且根据Arkani-Hamed、Dimopoulos和Dvali三人的思想，在全时空中传播的无质量引力子可以被等效投影为在四维时空传播的有质量引力子，这为人们研究引力子与标准模型粒子的相互作用提供了可能。
未来的国际直线对撞机(ILC)被设计为可以达到TeV量级的对撞能量，可以改造为电子—电子、电子—光子或是光子—光子对撞机。与正在运行的大型强子对撞机(LHC)相比，ILC具有背景干净、精度高的特点，这就为发现新物理提供了便利。此外，如果在LHC上发现了新粒子的信号，那么对其进一步的精确验证和性质研究是将来实验的重要目标之一，而直线对撞机可以对新粒子的质量和耦合做出精确的测量，这将对新物理的研究起到十分重要的作用。
寻找标准模型之外的新物理是当前粒子物理研究的一个重要任务，研究规范玻色子的耦合正是其中的一个重要途径。如果我们发现LED模型的理论预言与实验数据相符，那么很可能就是模型中规范玻色子与引力子相互耦合所带来的效应。本文在大额外维模型的框架下，对ILC上三个规范玻色子Z0的产生过程及其后续衰变产物的运动学分布进行了研究。计算结果显示，对于碰撞截面和末态粒子的运动学分布，额外维效应所引起的相对差异都非常明显。
本论文中创新之处主要在于:
·本文首次在大额外维模型下，对ILC上三个规范玻色子Z0的产生过程及其后续衰变产物的运动学分布进行了系统的研究，并且给出了精确的理论预言。这为规范粒子耦合的检验和标准模型之外新物理的探索都提供了精确的理论依据。由于在标准模型树图阶不存在四个中性规范玻色子的四线耦合，因而在大额外维模型下通过三个规范玻色子的产生过程进行探测就显得更加重要。