本文關(guān)鍵詞：Z′及CDEX相關(guān)的暗物質(zhì)理論研究

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【摘要】：自從暗物質(zhì)的存在被越來越廣泛的證實，有關(guān)暗物質(zhì)的粒子物理本質(zhì)的研究就一直是基礎(chǔ)物理的熱點和前沿。進入21世紀(jì)后，隨著宇宙學(xué)的精確測量和越來越多的直接、間接探測實驗結(jié)果的公布，，暗物質(zhì)已經(jīng)成為了Higgs發(fā)現(xiàn)之后超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理的主要研究動機。 本課題圍繞著暗物質(zhì)這一熱點問題，結(jié)合科研組內(nèi)之前關(guān)于擴展的U(1)′電弱手征有效拉氏量的研究以及針對低能區(qū)暗物質(zhì)的CDEX暗物質(zhì)直接探測實驗，從理論和實驗兩方面探討了Z′暗物質(zhì)理論、同位旋破缺暗物質(zhì)的非彈性散射以及暗物質(zhì)與電子的反沖等內(nèi)容。 理論研究方面，我們發(fā)現(xiàn)，通過對Z′有效理論加入一定的限制條件，可以將最簡單的加入U(1)′擴展的電弱手征有效拉氏量作為暗物質(zhì)的候選理論。我們研究了這種暗物質(zhì)有效理論模型在遺跡密度，直接探測，間接探測等暗物質(zhì)探測實驗下給出的模型參數(shù)限制，發(fā)現(xiàn)對于質(zhì)量mZ′100GeV的暗物質(zhì)，統(tǒng)一的模型耦合參數(shù)被限制在了103102的區(qū)間。我們同時指出，該模型無法給出具有足夠同位旋破缺的相互作用項，從而無法緩解不同直接探測實驗給出的矛盾結(jié)果；并且此限制范圍內(nèi)的耦合參數(shù)無法在現(xiàn)階段對撞機上給出可觀測的信號。 針對暗物質(zhì)實驗，特別是國內(nèi)首個暗物質(zhì)直接探測實驗，我們以緩和暗物質(zhì)低能區(qū)沖突的直接探測結(jié)果為動機，嘗試在暗物質(zhì)模型中引入同位旋破缺和非彈性散射的機制；我們發(fā)現(xiàn)：單獨使用同位旋破缺或非彈性散射機制都不能完全調(diào)和CDMS-Si實驗和superCDMS實驗的沖突結(jié)果，只有同時考慮這兩種機制，才能使得除CoGeNT外的不同實驗的結(jié)果相容；同時這樣的模型一般同樣需要一個新的規(guī)范玻色子作為暗物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)模型粒子之間的傳播粒子。另外，考慮到CDEX不能區(qū)分核反沖與電子反沖事例的特性，我們計算了暗物質(zhì)和電子的散射結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在自由電子模型假設(shè)下，暗物質(zhì)和電子的反沖在接近目前能量閾值(0.3keVee)的區(qū)域已經(jīng)不可忽略；而在束縛態(tài)電子的模型假設(shè)下，暗物質(zhì)和簡單的He原子電子的反沖相對于自由電子假設(shè)有明顯的壓低。更復(fù)雜的核的計算需要進一步和原子分子學(xué)科的合作研究。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P145.9

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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2 Tong-Suo Lu;Tie-Kuang Dong;Jian Wu;;The spatial distribution of dark matter annihilation originating from a gamma-ray line signal[J];Research in Astronomy and Astrophysics;2014年05期

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本文編號：1304708