發(fā)布時(shí)間：2019-02-16 16:07

【摘要】：各種中微子實(shí)驗(yàn)以確鑿的證據(jù)證實(shí)了中微子存在微小的質(zhì)量并且味態(tài)間存在混合,從而使中微子在傳播中產(chǎn)生味轉(zhuǎn)換即振蕩的現(xiàn)象。這解決了存在三十余年的太陽中微子失蹤之謎與大氣中微子反常問題。目前對(duì)中微子的基本圖像認(rèn)識(shí)是輕中微子質(zhì)量在sub-eV量級(jí),其混合模式是雙大一小的結(jié)構(gòu),在弱作用過程中只有左手手征分量場(chǎng)參與。由于在標(biāo)準(zhǔn)模型中無法解釋其質(zhì)量與混合,需擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)模型加入新的手征場(chǎng)或標(biāo)量場(chǎng),以此得到非零質(zhì)量。對(duì)于混合模式,常引入非阿貝爾分立對(duì)稱群得到滿足一定對(duì)稱性的中微子質(zhì)量矩陣,從而在對(duì)角化過程中得到某些簡單而又符合實(shí)驗(yàn)的混合模式。本論文主要研究有限非阿貝爾分立對(duì)稱群作為味對(duì)稱群下的中微子質(zhì)量與混合模型,在領(lǐng)頭階給出三雙最大(TriBiMaximal)昆合,并通過帶電輕子的修正獲得非零的反應(yīng)堆角θ_(13)。再者通過研究獲得非零θ_(13)的方案,約束中微子Yukawa元素得到盡可能簡單的結(jié)構(gòu),并能在分立味模型中得以具體實(shí)現(xiàn)。本論文主要內(nèi)容包括以下章節(jié)：第一章,緒論。我們介紹中微子與弱相互作用發(fā)展過程中的主要理論與實(shí)驗(yàn),闡述了圍繞中微子而產(chǎn)生的層出不窮的矛盾。正是這些矛盾一步步推動(dòng)人們朝著對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和相互作用認(rèn)識(shí)的正確方向曲折前進(jìn)。同時(shí)我們將目前對(duì)中微子主要的已知圖像給出,并闡述幾個(gè)重要的“已知的未知”引出未來中微子物理或粒子物理要面臨解決的重要問題。第二章,中微子混合與振蕩。作為中微子研究的基礎(chǔ),我們?cè)敿?xì)介紹了中微子質(zhì)量與混合的理論,并對(duì)振蕩行為進(jìn)行系統(tǒng)而簡明的闡述。首先回顧電弱統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)模型,給出此時(shí)相互作用拉氏量,以及賦予物質(zhì)與規(guī)范粒子質(zhì)量的Higgs機(jī)制,并引出混合的概念來源；然后擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)模型,以得到中微子不同類型的質(zhì)量以及解釋其微小性的蹺蹺板(Seesaw)機(jī)制,接著介紹相應(yīng)混合矩陣的參數(shù)化方案,最后給出標(biāo)準(zhǔn)的真空與物質(zhì)中的振蕩幾率并介紹主要的振蕩實(shí)驗(yàn)類型。第三章,中微子混合模式與分立味對(duì)稱性。我們回顧中微子味道之謎面對(duì)的主要問題,介紹幾種簡單的中微子常數(shù)混合模式,主要是不包含θ_(13)的幾種雙大混合。作為例子,我們?cè)贏4分立味群下介紹一個(gè)典型的味對(duì)稱模型的構(gòu)造,給出導(dǎo)致味對(duì)稱性破缺的真空構(gòu)型,以及相應(yīng)的中微子質(zhì)量結(jié)構(gòu)。在領(lǐng)頭階得到三雙最大混合,在次級(jí)修正中得到非零的θ_(13),雖然與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差很大。第四章,大統(tǒng)一味對(duì)稱模型。為解決上一章中簡單的A4味模型無法給出較大反應(yīng)堆角θ_(13)的缺陷,我們引入更大的味對(duì)稱群S4,并結(jié)合大統(tǒng)一理論(GUT)的SU(5)規(guī)范群,將夸克與輕子聯(lián)系起來以得到所期望的質(zhì)量結(jié)構(gòu)與混合。為了滿足特定的角度與質(zhì)量之間的GUT關(guān)系,討論了一般的down-型夸克與輕子的Yukawa結(jié)構(gòu)并對(duì)相應(yīng)元素的CG系數(shù)比關(guān)系做出約束。在領(lǐng)頭階中微子部得到TriBiMaximal混合,同時(shí)在引入伴隨場(chǎng)II24后得到需要的奇異CG因子導(dǎo)致電子與down夸克質(zhì)量的新的比值關(guān)系：me=8md/27,而Georgi-Jarlskog關(guān)系和bottom-tau統(tǒng)一關(guān)系也得以保留。我們獲得了正確的夸克的CKM混合矩陣,較大的類CKM帶電輕子混合其相應(yīng)的混合角θe12在Cabibbo角θc量級(jí)。這樣最終的輕子PMNS混合矩陣能夠給出符合實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系θ_(13)=θc/(?)。第五章,非零θ_(13)與Yukawa結(jié)構(gòu)。由于一般來說味模型往往在領(lǐng)頭階先給出Tribimaximal混合結(jié)構(gòu),然后需要對(duì)其修正尤其是帶電輕子部的修正才可得到非零θ_(13)。我們考察了直接在中微子部得到非零θ_(13)的可能,在味基矢下給出兩個(gè)最小方案,其中在預(yù)對(duì)角化的中微子有效耦合矩陣中都有四個(gè)結(jié)構(gòu)零,我們對(duì)相應(yīng)的Yukawa矩陣元素的約束條件進(jìn)行了分類。只需對(duì)約束求解并對(duì)部分參數(shù)做特定選擇,可得到簡單的Yukawa耦合矩陣結(jié)構(gòu)且能夠在非阿貝爾分立味模型中得以具體實(shí)現(xiàn),由中微子質(zhì)量矩陣對(duì)角化最終直接得到非零的θ_(13)混合角。第六章,總結(jié)與展望。對(duì)中微子質(zhì)量與混合等味道問題進(jìn)行總結(jié),并對(duì)中微子未來的發(fā)展與面臨問題的解答做一展望。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O572.321

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