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μ轻子味改变衰变及反常磁矩的研究

卜建平  
【摘要】:自从上个世纪60年代,Glashow, Salam, and Weinberg提出粒子物理标准模型以来,一直被人们认为是一个非常成功的理论。但是随着时间的推移,我们发现标准模型并不是完美的。首先,标准模型中的Higgs一直没有被找到。另外,Higgs导致电弱对称性破坏,引发了精细调节问题,无法统一电弱和强作用。另一方面,随着实验技术的不断发展,很多有关中微子和暗物质的实验结果都直接与标准模型中的相关理论发生冲突。特别是,太阳和大气中微子振荡实验说明了非简并的中微子质量以及混合[1,2]。对太阳中微子和大气中微子最大混合角的测量从理论上就允许我们在带电轻子部分里探测到轻子味道破坏效应,比如muon衰变:μ→eγ。虽然还没有看到该衰变,但是从理论上来说强烈地支持存在着超出标准模型以外的新物理[3]。为了解释中微子的质量问题,理论物理学家们提出了很多超出标准模型以外的理论。其中SeeSaw机制[4,5]作为中微子质量产生的机制看起来比较吸引人。但是该理论有个很大的缺陷,那就是该机制认为存在一个很高的能标,大约是∧~1014-15GeV。这就导致了在以后的实验条件中无法检验该理论的正确性。 欧洲核子中心(GERN)自2009年就开始启动运行的大型强子对撞机LHC[6]给我们提供了一个前所未有的机遇。它使我们有机会探测Tev能标下的新物理。因此研究新的中微子质量产生的机制成为当务之急。近年来,Hung提出一个新的物理模型[7]。我们在本文通过分析Hung模型来研究中微子质量产生机制。在未来的LHC实验中我们可以检验该理论的正确性。 Hung模型是在标准模型的基础上引入新的粒子:“镜像”费米子。该粒子和标准模型中的一些粒子相比,具有手征性相反,但是性质相似的特点。在标准模型的规范群中,我们可以引入右手中微子,并且引入两个Higgs三重态和一个Higgs单态,来保持ρ=1。我们还同时要求右手中微子具有不超过EW能标的质量,∧=246 GeV。而Dirac中微子质量与∧EW无关。我们在该模型里研究了μ子的相关衰变过程,并且给出了相应的衰变宽度和分支比以及数值讨论。我们还重点计算了在Rξ规范下的μ→eγ衰变以及μ子的反常磁矩。我们有理由相信在未来的LHC实验中有可能发现这些新的轻子。而在低能量的过程中,我们将观察到丰富的轻子味道结构。


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