论文部分内容阅读
本论文的主要研究对象是超出粒子物理标准模型的新物理模型的构造及唯象学，包括超对称以及左右手模型。超对称的引入可以解决标准模型中的规范等级问题，而左右手模型则可以自然的给出标准模型中宇称破坏以及中微子质量的起源，在即将开始运行的LHC强子对撞机上寻找TeV能标的超对称以及右手能标的信号，是粒子物理学的重要目标。而把两者结合起来的超对称左右手模型，在解释宇称破坏起源的同时，引入R宇称的动力学自发破缺。R宇称破缺除了在对撞机及低能唯象学上具有重要意义外，在宇宙学方面也将有很多有趣的预言。在R字称破坏的超对称模型中，引力子的超对称伴子(gravitino)可以作为暗物质的候选者，对于其在宇宙学方面的研究，也是当前粒子物理学关注的另一个重要的方向。
本论文主要分为三个部分，在第一部分讨论非超对称的最小左右手模型的唯象学。模型假设宇称在TeV的右手能标发生自发破缺。右手流的规范相互作用将对许多低能实验给出重要贡献。我们首先推导出右手夸克之间混合的右手CKM矩阵的一个解析解，CP的破缺将在其中被同时包括进来。利用得到的右手CKM矩阵，通过中性K，B介子混合的研究，我们给出了右手能标的一个可靠的下限为2.5TeV。另一方面，最小左右手模型必须具有一般的CP破坏性质，由右手CKM矩阵中的明显破缺的相位δCP以及自发破缺的相位α共同描述。我们通过对于低能CP破坏过程的研究，包括K介子衰变中的直接和间接CP破坏，中子的电偶极矩以及B介子衰变中的CP破坏，对于右手能标以及CP的自发破缺做出了限制。在第二部分，简要的介绍了超对称的基本性质以后，我们开始讨论超对称的左右手对称模型。把超对称引入左右手模型，可以自然的解释强CP破坏问题，并且我们发现通过D-term的贡献，可以提高最小超对称标准模型对于Higgs质量的上限。在模型本身方面，宇称的自发破缺要求R宇称也必须随之破缺。破缺的R宇称除了可能在对撞机上产生独特的顶角位移(vertex displacement)等信号以外，还把gravitino作为暗物质候选者包括进来。最近，实验方面对于暗物质的直接和间接观测都发现了有趣的现象，包括高能宇宙射线中正电子反常以及可能的γ光子反常，gravitino暗物质可以从粒子物理学的角度解释产生这些反常的来源。在第三部分，基于最新的PAMELA和ATIC实验，我们从唯象的角度出发，在最小超对称标准模型的基础上，构造了一个以gravitino作为暗物质的新模型。在这个模型中，中微子的质量通过第二类Seesaw机制给出，而R宇称的破坏将只通过Higgs三重态引入。这将保证gravitino主要衰变到轻子的末态，而强子末态将被自然的压低，可以对PAMELA和ATIC的观测结果予以很好的解释。