中微子质量的生成和矩阵结构的研究
发布时间：2020-09-27 21:46
中微子是自然界最重要而又神秘的粒子之一,在核物理、粒子物理、天文学和宇宙学中都有重要意义。中微子振荡现象表明中微子具有质量且存在混合。近年来,三个混合角以及两个中微子质量平方差的大小已被精确测量,中微子质量顺序和DiracCP相位预计在不久的将来也可以确定。但中微子的微小质量和混合模式的来源仍然未知,这将会揭示除Higgs机制之外新的质量生成方式。另外,作为弱耦合粒子,中微子也可能为我们提供一个连接暗物质等未知领域的通道。在树图层次实现五维Weinberg算符的seesaw机制为中微子的微小质量提供了一个自然的解释。但传统seesaw的能标过高,目前和计划中的高能对撞机均难以达到。降低新物理能标的一个常用方法是用更高维的算符产生中微子质量。本文中我们考虑了这样一类推广的seesaw模型,该模型包含了一个可在对撞机上产生多轻子信号的三荷电轻子,我们讨论了该粒子在LHC上的产生。大气中微子混合角θ23的测量值和DiracCP相位δ的最佳拟合值分别接近特殊值π/4和-π/2,这些显著的关系意味着在中微子部分可能存在某种味道对称性。其中中微子μ-τ反射对称性由于能够自然地给出θ23=π/4和δ=-π/2而引起了人们的广泛关注。另一方面,最小seesaw可以确定中微子质量谱。本文中我们在最小seesaw下实现中微子μ-τ反射对称性。基于实验上θ23有偏离π/4的迹象和一些理论上的原因,我们讨论了该对称性的破缺。由于中微子μ-τ反射对称性并非给出θ23= π/4和δ =-π/2的唯一途径,因此我们讨论了能给出这一结果的中微子质量矩阵的其他可能结构。在此基础上,我们在某个中微子质量矩阵元为零和最小seesaw框架下做了进一步分析。
【学位单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O572.321
【部分图文】：
0）逦（１，０）逡逑图２．１幺正三角形简图。逡逑１．５邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣｜邋￣ｉ邋￣￣ｉ邋￣ｉ邋￣￣ｉ邋￣｜邋￣ｉ邋１邋￣ｉ邋￣￣ｒ＾－］邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣￣ｉ邋￣｜邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣邋ｊ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣￣ｉ逡逑＿邋Ｉ邋ｅｘｃｌｕｄｅｄ邋ａｒｅａ邋ｈａｓ邋ＣＬ邋＞邋０．９５邋Ｊ．逦＼逡逑－逦：Ｙ邋＾逦」逡逑１－°邋ｒ逦：逦Ａｍｓ邋：逡逑＇ｒ逡逑ｉ逦！逦：逡逑－１．０邋－逦Ｙ逦—ｅＫ邋二逡逑－ｓｏｌ．ｗ／Ｗ２ｐ＜０邋－逡逑■邋ＩＣＨＥＰ１８逦：逦（ｅｘｄ＼ａｔ邋ＣＬ邋＞邋０．９５）－逡逑１邋５邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋１邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｆ＇邋ｉ邋￣邋ｉ邋ｉ邋ｉ逡逑＇－１．０逦－０．５逦０．０逦０．５逦１．０逦１．５逦２．０逡逑Ｐ逡逑图２．２实验数据对／５－ｒｌ取值的限制ｌ？。逡逑１０逡逑
耦合系数为ｙ；？ｉ0－１３，如此小的耦合系数显得很不自然，因此需要新的中微子质逡逑量产生机制。逡逑标准模型的费米子质量谱如图２．３所示，费米子存在三代且不同代之间质量相逡逑差很大。在这些问题上标准模型缺乏一个自然的解释。逡逑目前主流观点认为大爆炸应当产生等量的正反物质。但天文观测发现如今的逡逑宇宙几乎都是由物质组成，这称为正反物质不对称问题。不对称程度可以由比值逡逑ｒ？三－邋％）／ｎ７定量描述，其中ｎｓ、％和Ｓ分别为重子、反重子和光子的数密逡逑度。ＷＭＡＰ实验组测得结果为？７邋＝邋（６．０８±０．０９）邋ｘ邋１０＿１Ｑ［２２］。该结果表明大爆炸产生逡逑的正反物质湮灭后，大约十亿分之一的物质幸存下来，形成了现在的宇宙。对于如逡逑此小量的一个比较自然的解释是：存在某种动力学原因，使得宇宙从正反物质对称逡逑的状态演化到不对称的状态，称为重子生成机制。１９６７年，Ｓａｋｈａｒｏｖ提出了重子生逡逑成的三个条件［２３］：邋（１）重子数不守恒；（２）邋Ｃ和ＣＰ不守恒；（３）偏离热平衡。在标准逡逑１１逡逑
于反中微子。由于中微子的质量和混合角的特殊性，对于某些中微子实验，式３．２５逡逑已经是很好的近似。当探测器到中微子源的距离Ｌ固定时，振荡几率可以表示为中逡逑微子能量五的函数，如图３．３所示。图中极值点为Ｅｍａｘ邋＝邋１．２７＾。当Ｅ／Ｌ》Ａｍ２逡逑时（对应图３．３右边），则尸（ｋ邋４邋ｉ／Ｊ邋２邋ｉｆ＾ｓｉｎ２２０（Ａｍ２）２，振荡几率很小，并且混合逡逑角０和质量平方差Ａｍ２始终相乘在一起，无法单独测量。当Ａｍ２时（对应图逡逑３．３左边），属于快速振荡区域，实验上只能测得平均效果邋＜尸（４－＞％）＞２｜纪１！２２０，逡逑结果与Ａｍ２无关。所以要最佳地测得０和Ａｍ２应当选择Ｅ／Ｌ邋ｔ邋Ａｍ２。逡逑３．３．２物质中的中微子振荡逡逑当中微子在物质中传播时，振荡会受到相互作用的修正，其中中性流作用对逡逑１９逡逑
本文编号：2828412
【学位单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O572.321
【部分图文】：
0）逦（１，０）逡逑图２．１幺正三角形简图。逡逑１．５邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣｜邋￣ｉ邋￣￣ｉ邋￣ｉ邋￣￣ｉ邋￣｜邋￣ｉ邋１邋￣ｉ邋￣￣ｒ＾－］邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣￣ｉ邋￣｜邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣邋ｊ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣ｉ邋￣￣ｉ逡逑＿邋Ｉ邋ｅｘｃｌｕｄｅｄ邋ａｒｅａ邋ｈａｓ邋ＣＬ邋＞邋０．９５邋Ｊ．逦＼逡逑－逦：Ｙ邋＾逦」逡逑１－°邋ｒ逦：逦Ａｍｓ邋：逡逑＇ｒ逡逑ｉ逦！逦：逡逑－１．０邋－逦Ｙ逦—ｅＫ邋二逡逑－ｓｏｌ．ｗ／Ｗ２ｐ＜０邋－逡逑■邋ＩＣＨＥＰ１８逦：逦（ｅｘｄ＼ａｔ邋ＣＬ邋＞邋０．９５）－逡逑１邋５邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋１邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋Ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｉ邋ｆ＇邋ｉ邋￣邋ｉ邋ｉ邋ｉ逡逑＇－１．０逦－０．５逦０．０逦０．５逦１．０逦１．５逦２．０逡逑Ｐ逡逑图２．２实验数据对／５－ｒｌ取值的限制ｌ？。逡逑１０逡逑
耦合系数为ｙ；？ｉ0－１３，如此小的耦合系数显得很不自然，因此需要新的中微子质逡逑量产生机制。逡逑标准模型的费米子质量谱如图２．３所示，费米子存在三代且不同代之间质量相逡逑差很大。在这些问题上标准模型缺乏一个自然的解释。逡逑目前主流观点认为大爆炸应当产生等量的正反物质。但天文观测发现如今的逡逑宇宙几乎都是由物质组成，这称为正反物质不对称问题。不对称程度可以由比值逡逑ｒ？三－邋％）／ｎ７定量描述，其中ｎｓ、％和Ｓ分别为重子、反重子和光子的数密逡逑度。ＷＭＡＰ实验组测得结果为？７邋＝邋（６．０８±０．０９）邋ｘ邋１０＿１Ｑ［２２］。该结果表明大爆炸产生逡逑的正反物质湮灭后，大约十亿分之一的物质幸存下来，形成了现在的宇宙。对于如逡逑此小量的一个比较自然的解释是：存在某种动力学原因，使得宇宙从正反物质对称逡逑的状态演化到不对称的状态，称为重子生成机制。１９６７年，Ｓａｋｈａｒｏｖ提出了重子生逡逑成的三个条件［２３］：邋（１）重子数不守恒；（２）邋Ｃ和ＣＰ不守恒；（３）偏离热平衡。在标准逡逑１１逡逑
于反中微子。由于中微子的质量和混合角的特殊性，对于某些中微子实验，式３．２５逡逑已经是很好的近似。当探测器到中微子源的距离Ｌ固定时，振荡几率可以表示为中逡逑微子能量五的函数，如图３．３所示。图中极值点为Ｅｍａｘ邋＝邋１．２７＾。当Ｅ／Ｌ》Ａｍ２逡逑时（对应图３．３右边），则尸（ｋ邋４邋ｉ／Ｊ邋２邋ｉｆ＾ｓｉｎ２２０（Ａｍ２）２，振荡几率很小，并且混合逡逑角０和质量平方差Ａｍ２始终相乘在一起，无法单独测量。当Ａｍ２时（对应图逡逑３．３左边），属于快速振荡区域，实验上只能测得平均效果邋＜尸（４－＞％）＞２｜纪１！２２０，逡逑结果与Ａｍ２无关。所以要最佳地测得０和Ａｍ２应当选择Ｅ／Ｌ邋ｔ邋Ａｍ２。逡逑３．３．２物质中的中微子振荡逡逑当中微子在物质中传播时，振荡会受到相互作用的修正，其中中性流作用对逡逑１９逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 王为;;大气中微子及中微子振荡的发现[J];现代物理知识;2015年06期
本文编号：2828412
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