現(xiàn)代天文學(xué)和宇宙學(xué)的觀測(cè)證實(shí)宇宙中存在大量的非重子暗物質(zhì),其質(zhì)量約占宇宙物質(zhì)總質(zhì)量的85%。冷暗物質(zhì)宇宙模型ACDM可以成功地模擬宇宙大尺度結(jié)構(gòu),但是難以再現(xiàn)星系尺度和亞星系尺度的觀測(cè)結(jié)果。為了解決標(biāo)準(zhǔn)模型所面臨的正反物質(zhì)不對(duì)稱、層級(jí)結(jié)構(gòu)等問題,人們提出了多種超標(biāo)準(zhǔn)模型,例如超對(duì)稱模型、額外維模型和最小希格斯模型等,這些新模型也可以給出滿足暗物質(zhì)特征的候選粒子。當(dāng)前,對(duì)暗物質(zhì)基本性質(zhì)的研究已經(jīng)成為粒子物理和宇宙學(xué)的重要研究課題之一。本論文主要基于暗物質(zhì)的直接探測(cè)和對(duì)撞機(jī)探測(cè)來研究暗物質(zhì)的相關(guān)問題。暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)旨在測(cè)量地下探測(cè)器內(nèi)的靶核與暗物質(zhì)粒子碰撞后的微小反沖能。其中,弱相互作用大質(zhì)量粒子(WIMP)是非常流行的暗物質(zhì)候選粒子之一。在30多年的暗物質(zhì)直接探測(cè)歷史中,只有實(shí)驗(yàn)DAMA、實(shí)驗(yàn)CRESST-II、實(shí)驗(yàn)CoGeNT和實(shí)驗(yàn)CDMS-II-Si報(bào)告了暗物質(zhì)的疑似信號(hào),大部分實(shí)驗(yàn)只給出了暗物質(zhì)質(zhì)量與散射截面的參數(shù)平面的排除上限。為此,人們提出了同位旋破缺、非彈性散射、輕媒介粒子和非標(biāo)準(zhǔn)暈?zāi)Ｐ偷榷喾N機(jī)制來嘗試緩解不同實(shí)驗(yàn)之間的矛盾。與直接探測(cè)一樣,只有當(dāng)暗物質(zhì)粒子與標(biāo)準(zhǔn)模型的粒...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 暗物質(zhì)簡(jiǎn)史
        1.1.1 暗物質(zhì)史前階段(古希臘時(shí)期-20世紀(jì)30年代)
        1.1.2 暗物質(zhì)近代階段(20世紀(jì)30年代-當(dāng)前)
    1.2 暗物質(zhì)存在的證據(jù)
        1.2.1 星系的旋轉(zhuǎn)曲線
        1.2.2 引力透鏡
        1.2.3 微波背景輻射
        1.2.4 大爆炸核合成理論
        1.2.5 宇宙大尺度結(jié)構(gòu)模擬
    1.3 暗物質(zhì)的起源
    1.4 暗物質(zhì)的分布
        1.4.1 暗物質(zhì)的密度分布
        1.4.2 暗物質(zhì)的速度分布
    1.5 暗物質(zhì)的性質(zhì)與分類
    1.6 暗物質(zhì)的探測(cè)方法
        1.6.1 直接探測(cè)
        1.6.2 間接探測(cè)
        1.6.3 對(duì)撞機(jī)探測(cè)
        1.6.4 暗物質(zhì)自相互作用
    1.7 論文結(jié)構(gòu)
第二章 暗物質(zhì)直接探測(cè)與對(duì)撞機(jī)探測(cè)
    2.1 暗物質(zhì)直接探測(cè)原理
        2.1.1 自旋無關(guān)和自旋相關(guān)的散射截面
        2.1.2 暗物質(zhì)直接探測(cè)的形式
        2.1.3 探測(cè)信號(hào)
        2.1.4 暗物質(zhì)探測(cè)器分類
    2.2 暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀
        2.2.1 DAMA
        2.2.2 CRESST
        2.2.3 CoGeNT
        2.2.4 CDMS
        2.2.5 CDEX
        2.2.6 PandaX
        2.2.7 LUX
        2.2.8 LZ
        2.2.9 XENON
        2.2.10 XMASS
        2.2.11 DarkSide
        2.2.12 ANAIS-112
        2.2.13 COSINE-100
        2.2.14 PICO
        2.2.15 DRIFT
        2.2.16 NEWS-G
    2.3 暗物質(zhì)對(duì)撞機(jī)探測(cè)理論與模型
        2.3.1 有效場(chǎng)理論
        2.3.2 簡(jiǎn)單模型
        2.3.3 趨向完備模型
    2.4 暗物質(zhì)對(duì)撞機(jī)探測(cè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀
        2.4.1 大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)
        2.4.2 未來正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)
    2.5 小結(jié)
第三章 直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)暗物質(zhì)相互作用的限制
    3.1 輕媒介子和同位旋破缺相互作用
        3.1.1 帶有輕媒介子的有效算符理論
        3.1.2 同位旋破缺
        3.1.3 預(yù)期的事例率
    3.2 直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)與分析
        3.2.1 直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)數(shù)據(jù)
        3.2.2 實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果
    3.3 直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)暗光子相關(guān)參數(shù)的限制
    3.4 小結(jié)
第四章 在正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上尋找大質(zhì)量的暗光子
    4.1 暗光子和暗標(biāo)量媒介子
    4.2 暗光子和暗標(biāo)量媒介子的產(chǎn)生過程
        4.2.1 相互作用截面和運(yùn)動(dòng)學(xué)分布
        4.2.2 區(qū)分暗光子和暗標(biāo)量媒介子
    4.3 在CEPC上探尋大質(zhì)量暗光子的可能性
        4.3.1 暗光子不可見衰變分支比
        4.3.2 從背景中辨別暗光子信號(hào)
    4.4 小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
附錄A 暗光子的衰變寬度
致謝
博士期間發(fā)表的論文
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表



本文編號(hào)：3769458