【摘要】：足夠多的天文學(xué)和宇宙學(xué)觀測證據(jù)表明,我們的宇宙充盈著不發(fā)光的暗物質(zhì),而為了從粒子物理的角度解釋其起源和屬性,對超出標(biāo)準(zhǔn)模型新物理的研究成為當(dāng)前的重要課題,而其中暗物質(zhì)候選者的性質(zhì)也各不相同。令人感興趣的是,如果我們從對暗物質(zhì)粒子的建模本身出發(fā),以盡可能最小的成本去尋求標(biāo)準(zhǔn)模型的擴(kuò)展,那么這些模型便有望被系統(tǒng)化地歸納到一類最小暗物質(zhì)模型的框架中,它通過增添額外的SU(2)_L單態(tài)或多重態(tài)來擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)模型,從而在其中尋求合適的暗物質(zhì)候選者。僅有的多重態(tài)規(guī)范相互作用也讓模型具有精準(zhǔn)的預(yù)測性:遺跡豐度將對唯一的自由參數(shù)——暗物質(zhì)的質(zhì)量給出限制。增添的多重態(tài)粒子可能是標(biāo)量粒子、費米子或矢量玻色子,對于費米子,只考慮規(guī)范相互作用是相當(dāng)合理的,因為在可重整的框架下并不存在其他可能的與標(biāo)準(zhǔn)模型粒子的相互作用項。然而對于標(biāo)量多重態(tài),這種假設(shè)并不是完整的:標(biāo)量場希格斯通道的四次耦合項將完全有理由存在。在本文中我們對惰性標(biāo)量三重態(tài)暗物質(zhì)模型進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,特別關(guān)注了由希格斯通道的相互作用帶來的更豐富的現(xiàn)象學(xué)效應(yīng)。我們的計算預(yù)言了希格斯通道和規(guī)范相互作用間的干涉效應(yīng)能夠?qū)е掳滴镔|(zhì)-核子彈性散射截面的急劇減小,從而逃過所有直接探測實驗給出的限制。來自具有非零超荷多重態(tài)的中性粒子將耦合到Z~0玻色子,從而產(chǎn)生大大超出當(dāng)前實驗限制的強彈性散射截面。為了避開這個限制,一個可行的多重態(tài)暗物質(zhì)或者需要超荷為零,例如實標(biāo)量三重態(tài)暗物質(zhì)模型,或者在非零超荷多重態(tài)中電中性分量實部和虛部之間的質(zhì)量劈裂來有效抑制與原子核的非彈性散射過程。在本文中,我們首次提出了一種混合惰性標(biāo)量三重態(tài)暗物質(zhì)模型,其中具有非零超荷的復(fù)標(biāo)量三重態(tài)和具有零超荷的實標(biāo)量三重態(tài)通過與標(biāo)準(zhǔn)模型希格斯兩重態(tài)的可重整化耦合項相互混合。這種混合機(jī)制產(chǎn)生了合適的質(zhì)量劈裂,從而恢復(fù)了由非零超荷的復(fù)標(biāo)量三重態(tài)提供暗物質(zhì)組分的可能性。我們考慮了模型在三種漸近極限,亦即實三重態(tài)主導(dǎo)暗物質(zhì)、復(fù)三重態(tài)主導(dǎo)暗物質(zhì)以及均等組分暗物質(zhì)情形下暗物質(zhì)遺跡豐度和直接探測散射截面的解析近似。作為交叉驗證,我們進(jìn)一步對全參數(shù)空間暗物質(zhì)遺跡豐度給出的限制進(jìn)行了數(shù)值分析,結(jié)果與解析近似吻合的很好,并直觀的說明了我們考慮的三種特殊的極限情形事實上包含了全參數(shù)空間的大部分相關(guān)特征。另一方面,大氣、太陽、加速器及反應(yīng)堆中微子實驗確證了中微子具有微小的非零質(zhì)量,這使得令人滿意的新物理理論也被期待擁有更加深邃的動機(jī)來同時解決更多的問題,作為暗物質(zhì)候選者的新粒子也可能在中微子質(zhì)量的產(chǎn)生甚至宇宙重子數(shù)不對稱的起源中扮演重要的角色。在本文的第一部分中我們考慮了包含Majorana費米子單態(tài)或三重態(tài)、實標(biāo)量希格斯單態(tài)或三重態(tài)以及帶輕子數(shù)的希格斯兩重態(tài)的一類模型,在這類模型中,由于輕子數(shù)的軟性破壞和Z_2對稱性的嚴(yán)格守恒,中微子的非零Majorana質(zhì)量只能通過這些惰性場參與的相互作用在單圈圖水平產(chǎn)生。同時,這些相互作用可以導(dǎo)致重質(zhì)量惰性場的不對稱衰變,從而實現(xiàn)自然的輕子產(chǎn)生過程來解釋宇宙中的重子數(shù)不對稱。在第二部分混合標(biāo)量三重態(tài)模型中,我們引入了兩種具有相反超荷的惰性費米子兩重態(tài)來構(gòu)造重質(zhì)量的狄拉克費米子。惰性標(biāo)量三重態(tài)和費米子兩重態(tài)分別與標(biāo)準(zhǔn)模型輕子兩重態(tài)的Yukawa耦合可以被用來產(chǎn)生中微子輻射質(zhì)量,同時,與通常采用Majorana費米子衰變的方式不同,這里的輕子產(chǎn)生過程將由狄拉克費米子的衰變來產(chǎn)生輕子數(shù)不對稱。
【圖文】：

圖 1 1 旋轉(zhuǎn)星系 NGC6503 的旋轉(zhuǎn)曲線Fig 1 1 Rotation curve for the spiral galaxy NGC6503.

圖 1 2 強引力透鏡效應(yīng)下的“愛因斯坦環(huán)”（左圖）和“光弧”（右圖）Fig 1 2 Examples of Einstein Ring (left panel) and the huge arc (right panel) due to the effect of strlensing.另一種用來重建質(zhì)量分布的現(xiàn)象稱為弱引力透鏡。當(dāng)光線經(jīng)過引力場能夠發(fā)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P159

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 畢效軍;范一中;岳騫;周宇峰;;什么是暗物質(zhì)?[J];科學(xué)通報;2018年24期

2 薛迅;;中微子質(zhì)量之謎 新物理的啟示?[J];物理教學(xué);2017年09期

3 韓永全;;絕對的暗物質(zhì)和暗能量是真空[J];科學(xué)中國人;2016年35期

4 易照雄;;從電子、μ子、τ子的質(zhì)量和磁矩到暗物質(zhì)與暗能量[J];中學(xué)生數(shù)理化(學(xué)習(xí)研究);2017年01期

5 常進(jìn);;暗物質(zhì)粒子空間間接探測[J];上海航天;2019年04期

6 柴錚;;暗物質(zhì)與暗能量研究進(jìn)展[J];科技視界;2016年26期

7 楊光弟;傅永平;費秀海;;星體內(nèi)部的暗物質(zhì)粒子[J];云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2018年04期

8 馬碩;;論儀式實質(zhì)與存在方式[J];青海師范大學(xué)學(xué)報(哲學(xué)社會科學(xué)版);2019年03期

9 立立;特木爾巴根;白嘎啦;劉廣洲;;包含暗物質(zhì)的強子夸克混合星[J];原子核物理評論;2018年04期

10 楊光弟;傅永平;費秀海;;星系內(nèi)部的暗物質(zhì)粒子經(jīng)典軌道[J];云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2019年05期

相關(guān)會議論文 前6條

1 蘇景順;;物質(zhì) 暗物質(zhì) 反物質(zhì)——關(guān)于物質(zhì)概念的發(fā)展綜述[A];數(shù)學(xué)·物理·力學(xué)·高新技術(shù)研究進(jìn)展——2000（8）卷——中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究會第8屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2000年

2 王志剛;徐明;孫希磊;呂軍光;;基于ICCD的空間探測器性能研究[A];第十六屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2012年

3 王舟;巨永林;崔祥儀;季向東;;超高純氪氙低溫精餾分離系統(tǒng)的模擬優(yōu)化研究[A];上海市制冷學(xué)會2015年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2015年

4 楊順強;;藏腑相關(guān)的基礎(chǔ)是經(jīng)絡(luò)[A];中華中醫(yī)藥學(xué)會第十次全國中醫(yī)外治學(xué)術(shù)會議貴州省針灸學(xué)會2014年學(xué)會年會論文集[C];2014年

5 王志剛;鮑天威;董永偉;白永林;呂軍光;劉鑫;李然;李勇;權(quán)征;吳伯冰;王俊靜;王瑞杰;王博;王樂;徐明;閆鵬;張雙南;張力;;中國空間站高能宇宙輻射探測設(shè)施研究進(jìn)展[A];第十八屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2016年

6 張崇安;;光子群流和光子海洋概念及地球磁場、暗物質(zhì)、引力起源的探討[A];數(shù)學(xué)·力學(xué)·物理學(xué)·高新技術(shù)研究進(jìn)展——2006（11）卷——中國數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究會第11屆學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 魯文斌;標(biāo)量暗物質(zhì)現(xiàn)象學(xué)、中微子輻射質(zhì)量與宇宙重子數(shù)不對稱相關(guān)問題研究[D];上海交通大學(xué);2018年

2 吳永成;超出標(biāo)準(zhǔn)模型唯象學(xué)：希格斯粒子，，超對稱及暗物質(zhì)[D];清華大學(xué);2017年

3 楊麗桃;基于CDEX-1B點電極高純鍺探測器的暗物質(zhì)直接探測[D];清華大學(xué);2017年

4 邸浩然;原初黑洞和玻色子暗物質(zhì)的相關(guān)研究[D];華中科技大學(xué);2018年

5 夏子晴;基于伽馬射線的類軸子粒子探測及暗物質(zhì)子暈搜尋研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2019年

6 許陶;超出標(biāo)準(zhǔn)模型新物理的對撞機(jī)唯象學(xué)[D];浙江大學(xué);2019年

7 盧伯強;宇宙線和暗物質(zhì)探測研究[D];南京大學(xué);2017年

8 張存;關(guān)于暗物質(zhì)粒子和原子核磁形狀因子的理論研究[D];南京大學(xué);2018年

9 崔明陽;暗物質(zhì)多信使間接探測與DAMPE數(shù)據(jù)分析[D];南京大學(xué);2018年

10 趙偉;公斤級點電極高純鍺探測器的暗物質(zhì)直接探測研究[D];清華大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李少平;雙希格斯二重態(tài)模型下對五個新物理跡象的研究[D];華中師范大學(xué);2019年

2 徐永衡;利用CEPC對撞機(jī)尋找暗物質(zhì)粒子[D];南京大學(xué);2019年

3 史榮樂;具有標(biāo)量暗物質(zhì)的雙黑格斯二重態(tài)模型中異號湯川耦合唯象研究[D];煙臺大學(xué);2019年

4 白羽;利用方向性暗物質(zhì)直接探測實驗研究銀河系暗物質(zhì)天體物理性質(zhì)[D];新疆大學(xué);2019年

5 武蒙蒙;PandaX暗物質(zhì)探測實驗中超痕量氪測量系統(tǒng)研究及優(yōu)化[D];遼寧師范大學(xué);2019年

6 侯佳為;中子星中的暗物質(zhì)與反K介子凝聚的研究[D];渤海大學(xué);2018年

7 劉建峰;暗物質(zhì)對中子星制動指數(shù)和表面溫度的影響[D];華中師范大學(xué);2017年

8 潘雨絲;暗物質(zhì)在Seesaw機(jī)制擴(kuò)充的NMSSM模型中的對比研究[D];河南師范大學(xué);2018年

9 吳紅彥;暗物質(zhì)現(xiàn)象學(xué)研究[D];重慶大學(xué);2018年

10 趙俊;超對稱希格斯和暗物質(zhì)的若干研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2018年

本文編號：2596089