中微子振蕩和味動(dòng)力學(xué)

1、 吳岳良吳岳良 中國科學(xué)院理論物理所中國科學(xué)院理論物理所2005.8一、引言一、引言二、中微子之謎二、中微子之謎三、中微子混合矩陣的一個(gè)猜想三、中微子混合矩陣的一個(gè)猜想和 混合角 13 的預(yù)言的預(yù)言四、對(duì)稱性和味動(dòng)力學(xué)四、對(duì)稱性和味動(dòng)力學(xué)五、結(jié)語五、結(jié)語 1930 Pauli：中微子：中微子s=1/2、NWIP、m 0 ？oror m312 0 ？ 中微子獨(dú)具的特性中微子獨(dú)具的特性電荷中性電荷中性 中微子是中微子是粒子粒子 機(jī)制機(jī)制 為什么中微子質(zhì)量比帶電輕子和夸克小得多為什么中微子質(zhì)量比帶電輕子和夸克小得多 為什么中微子混合角比夸克混合角大得多為什么中微子混合角比夸克混合角大得多 mmq q

2、 = m = mD D ， mml l = m = mD D mm = m = mD D M M-1-1 m mD DlUCKM = Vd VulUMNS = Ve U = Ve V VNVu = Vd = Vmax UCKM = 1V = Ve = Vmax UMNS = VN =Vmax Vu = Vu Vmax Vd = Vd Vmax V = V Vmax Ve = Ve Vmax UCKM = Vu Vd UMNS = V Ve Vmax 假設(shè)： V Ve Vu Vd = UCKM 得到： UMNS UCKM Vmax 13 13 0.10.2 l中微子有質(zhì)量暗示了與味物理有關(guān)的新物

3、理的中微子有質(zhì)量暗示了與味物理有關(guān)的新物理的存在存在 粒子物理學(xué)家一直在試圖擴(kuò)展粒子物理標(biāo)準(zhǔn)粒子物理學(xué)家一直在試圖擴(kuò)展粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型，建立更基本的理論來解釋已探測(cè)到的中模型，建立更基本的理論來解釋已探測(cè)到的中微子振蕩以及有關(guān)的物理新現(xiàn)象微子振蕩以及有關(guān)的物理新現(xiàn)象 一類較有興趣的理論是通過對(duì)稱性和統(tǒng)一角一類較有興趣的理論是通過對(duì)稱性和統(tǒng)一角度考慮而建立的模型，如具有輕子和夸克家族度考慮而建立的模型，如具有輕子和夸克家族對(duì)稱性的超對(duì)稱大統(tǒng)一模型對(duì)稱性的超對(duì)稱大統(tǒng)一模型 味對(duì)稱性規(guī)范理論作為量子味動(dòng)力學(xué)（味對(duì)稱性規(guī)范理論作為量子味動(dòng)力學(xué)（QFDQFD）可看作是標(biāo)準(zhǔn)模型中量子電動(dòng)力學(xué)（可看作是標(biāo)準(zhǔn)

4、模型中量子電動(dòng)力學(xué)（QEDQED）和）和量子色動(dòng)力學(xué)（量子色動(dòng)力學(xué)（QCDQCD）的一個(gè)直接擴(kuò)展）的一個(gè)直接擴(kuò)展 夸克和輕子三個(gè)家族對(duì)稱性夸克和輕子三個(gè)家族對(duì)稱性Massless: U(3)_L x U(3)_R Degenerate Massive: U(3)General Massive: U(1) x U(1) x U(1)Small Quark Mixing: U（1）Majorana FermionMajorana Fermion: : Massless: O(3)_L x O(3)_RDegenerate Massive SO(3) x U(1)_A General Massive

5、: U(1)_A SO(3)SO(3)對(duì)稱性自發(fā)破缺后可自然地得到了第對(duì)稱性自發(fā)破缺后可自然地得到了第二和第三代中微子之間的最大混合，很好二和第三代中微子之間的最大混合，很好地解釋大氣中微子失蹤之謎地解釋大氣中微子失蹤之謎 l結(jié)合雙結(jié)合雙衰變和天體宇宙學(xué)的限制衰變和天體宇宙學(xué)的限制, ,可得到可得到解釋太陽中微子失蹤之謎的大角度解釋太陽中微子失蹤之謎的大角度MSWMSW解解 l幾乎簡(jiǎn)并的三個(gè)中微子質(zhì)量作為熱暗物質(zhì)幾乎簡(jiǎn)并的三個(gè)中微子質(zhì)量作為熱暗物質(zhì)l此類模型還可自然導(dǎo)致味改變的輕子過程此類模型還可自然導(dǎo)致味改變的輕子過程, , 當(dāng)味規(guī)范粒子的質(zhì)量在當(dāng)味規(guī)范粒子的質(zhì)量在100100TeVTeV附近時(shí)，味附近時(shí)，味改變的輕子過程可接近現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)精度范圍改變的輕子過程可接近現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)精度范圍 由于中微子的特殊性質(zhì)以及在對(duì)微觀粒子和宏觀宇宙的探索中可能起的重要作用，對(duì)中微子物理的研究非常重要l13 混合角大小的測(cè)量不僅對(duì)中微