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电弱标准模型轻子部分的扩展和现象学应用

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第一章引言

第二章中微子实验现状

2.1概述

2.2太阳中微子实验

2.3大气中微子实验

2.4反应堆和加速器中微子实验

2.4.1短基线加速器实验

2.4.2长基线加速器实验

2.4.3反应堆消失型中微子实验

2.5中微子振荡实验整体分析结果

第三章电弱标准模型

3.1理论基本结构

3.2 Goldstone定理和Higgs机制

3.2.1自发对称性破缺

3.2.2 Goldstone定理

3.2.3 Higgs机制

3.3 Faddeev-Popov过程和线性规范固定

3.3.1 Faddeev-Popov过程

3.3.2线性规范固定

3.4拉氏量

3.4.1 Higgs部分

3.4.2费米子动能部分

3.4.3费米子质量项

3.4.4纯规范场部分

3.4.5规范固定部分

3.4.6鬼场部分

第四章标准模型的最小扩展

4.1跷跷板机制

4.2模型建立

4.2.1轻子混合矩阵

4.2.2 3+1方案

4.2.3 3+2方案

4.3模型的量子力学描述

4.3.1带电流相互作用的产生和探测

4.3.2中性流的产生和探测

4.4新模型中夸克部分和轻子部分的比较

第五章新模型的现象学应用

5.1中微子振荡

5.1.1真空传播情形

5.1.2物质中传播情形

5.2大亚湾中微子实验模拟

5.3无中微子双贝塔衰变

第六章结论与展望

参考文献

致谢

附录

个人简历、在学期间的研究成果

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摘要

在过去十年,中微子振荡现象已经成为超越标准模型最重要的实验事实。本文通过引入超过一代的不活跃Majorana中微子,对电弱标准模型的轻子部分作最小扩展。对称性自发破缺后,通过Yukawa耦合,著名的跷跷板机制能够非常自然的产生中微子质量。有质量的中微子会导致各味道中微子之间有混合,从而产生实验证实的中微子振荡结果。并且,引入超过两代不活跃中微子能够提供一个较大的质量平方差以解释长期困扰人们地LSND实验反常而不违背其他中微子实验的限制。新模型中一个显著特点味道本征态和质量本征态之间混合矩阵的独立物理参数比原来预期的要少。新模型中另一个最显著的特征是带电流和中性流相互作用只包括部分混合矩阵,并且这个矩阵是非么正的,它有别于传统的类似于CKM矩阵的标准参数化的矩阵。另外,我们分析基于非么正混合矩阵的量子力学描述,并讨论在现有实验对物理参数的限制下新模型中微子振荡和无中微子双贝塔衰变的现象学应用。这也给未来更加精确的中微子实验预留了很大的新空间,我们以正在建设的大亚湾中微子实验为考察对象做计算模拟,给出可能的实验预测。

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