30605.中微子振蕩及超對稱唯象

1、作者姓名：指導(dǎo)教師：學(xué)位類別：學(xué)科專業(yè)：研究所：密級：中國科學(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences博士學(xué)位論文中微子振蕩及超對稱唯象趙振華劉純研究員中國科學(xué)院理論物理研究所理學(xué)博士理論物理中國科學(xué)院理論物理研究所2014年5月摘要隨著Higgs粒子的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)模型的所有組分都已被實(shí)驗證實(shí)，它不僅在理論方面是完備、自洽的，而且與實(shí)驗結(jié)果符合的也非常理想。標(biāo)準(zhǔn)模型就像它的名字那樣已經(jīng)成為了描寫粒子相

2、互作用的“標(biāo)準(zhǔn)”模型，也是研究新物理的出發(fā)點(diǎn)，因此我們在第一章首先簡要回顧了標(biāo)準(zhǔn)模型，并討論了來自實(shí)驗、美學(xué)、宇宙學(xué)三方面的超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。中微子振蕩是唯一確定的超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理，表明中微子具有質(zhì)量。因此在第二章中首先介紹了描述中微子振蕩的理論框架及振蕩參數(shù)的測量結(jié)果；然后討論了產(chǎn)生中微子質(zhì)量的方法，重點(diǎn)在于seesaw機(jī)制及其物理后果，如中微子質(zhì)量的Majorana性質(zhì)以及能夠產(chǎn)生正反物質(zhì)不對稱的leptogenesis機(jī)制

3、。標(biāo)準(zhǔn)模型本身雖然完整，但把它往高能標(biāo)推廣時會遇至t]Higgs質(zhì)量平方發(fā)散的問題。超對稱能夠優(yōu)雅地解決該問題，并給出暗物質(zhì)的有力候選者，以及使三個規(guī)范耦合常數(shù)更好的交于一點(diǎn)，因而成為被研究的最充分的超出標(biāo)準(zhǔn)模型的理論框架。第三章將首先介紹超對稱理論的建立與破缺，然后將其用在標(biāo)準(zhǔn)模型中得到最小超對稱標(biāo)準(zhǔn)模型(MSSM)，并重點(diǎn)討論了MSSM中的電弱對稱破缺及Higgs的性質(zhì)。雖然用中微子具有質(zhì)量可以很好的解釋絕大部分有關(guān)中微子振蕩的實(shí)驗

4、，但是值得注意的是，理論方面有人指出洛倫茲對稱性也可以引起中微子振蕩，實(shí)驗方面并不是所有振蕩方面的實(shí)驗都能夠在標(biāo)準(zhǔn)中微子振蕩框架下得以解釋。在第四章中，我們用洛倫茲破壞效應(yīng)作為質(zhì)量項的微擾來解釋一些反常的振蕩實(shí)驗：如曾經(jīng)的MINOS反?？梢杂寐鍌惼澠茐目蚣苤衅茐腃PT的項來解釋，著名的LSND／MiniBOONE反?？梢栽谝胍粋€惰性中微子的框架下加入洛倫茲破壞的項來解釋。標(biāo)準(zhǔn)模型中絕大多數(shù)的自由參數(shù)都集中在費(fèi)米子的Yukawa耦合部分

5、，能不能以及如何理解這些參數(shù)以及它們相互之間的關(guān)系成為許多人關(guān)心的問題。中微子混合角的特殊性為理解味道物理提供了很好的契機(jī)，許多離散群被提出作為輕子部分的味道對稱性來限制質(zhì)量矩陣的形式從而得到特定的中微子混合矩陣。在第五章中，我們給出了一個模型是使用味道對稱性得到所謂的Tri—bimaximal混合矩陣，該混合模式預(yù)言012=35。，023=45。，013=0，一度與實(shí)驗值符合的很好；大亞灣測得0。。=o后，我們提出另一種可能的混合模式