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无中微子末态的双β衰变及其新物理模型研究

作　者: 彭静祎
导　师: 陈绍龙
学　校: 华中师范大学
专　业: 理论物理
关键词: 标准模型中微子质量 seesaw机制无中微子末态的双β衰变过程
分类号: O572.321
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本论文主要介绍在中微子质量起源机制——跷跷板模型下的无中微子的双β衰变,并研究它对于模型参数的限制。太阳中微子、大气中微子、反应堆中微子以及加速器中微子实验,为中微子是有质量的粒子这一事实提供了强有力的证据。理论物理学家也对标准模型进行了扩充来构造了很多中微子模型。论文中我们首先介绍标准模型的相关知识,以及带电轻子、夸克以及规范玻色子获取质量的方式。中微子振荡实验的探测揭示了不同代中微子之间是存在质量差的,我们简单的推导了不同代中微子在真空以及介质中互相振荡的概率,介绍了有效势,MSW效应等概念。跷跷板机制是自然地产生不为零但极小中微子质量的一种有效方式,同时中微子的Majorana质量项则会导致△L=2的轻子数破坏过程的发生,例如无中微子的双β衰变,△L=2的τ轻子和介子衰变,μ-e在原子核中的转化等。同时,对于无中微子的双β衰变的研究可以帮助我们更深入的了解中微子的本质,是Dirac粒子还是Majorana啦子,以及中微子质量层级的研究。我们计算相关过程的半衰期,发现它与有效Majorana质量时成正比的。本文更新了相关实验对于轻子数破坏过程的半衰期的测量值,并计算了更新值对于相关有效Majorana质量的限制。我们讨论了几类对标准模型的不同扩充,例如加入惰性中微子,加入higgs三重态,左右手模型,研究这些新引入的成分会对轻子数破坏过程造成额外的贡献道,研究发现不同新物理模型对无中微子的双β的新贡献可以用来有效地限制相关的新物理参数。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章引言  8-11
第二章理论基础  11-24
  2.1 标准模型简介  11-12
  2.2 自发对称性破缺  12-15
  2.3 质量谱  15-20
  2.4 标准模型的扩展——中微子质量  20-24
    2.4.1 Dirac质量项  20-21
    2.4.2 Majorana质量项  21-22
    2.4.3 Dirac-Majorana质量项  22-24
第三章中微子振荡问题  24-32
  3.1 真空中的中微子振荡  24-29
  3.2 介质中的中微子振荡  29-32
第四章双β衰变及轻子数破坏  32-41
  4.1 Ovββ衰变的研究动机  32-33
  4.2 Ovββ衰变概率及有效Majorana质量  33-34
  4.3 对中微子质量的限制  34-36
  4.4 其他轻子数破坏的过程  36-41
第五章新物理模型下的Ovββ过程  41-51
  5.1 加入惰性中微子  41-43
  5.2 加入higgs三重态  43-44
  5.3 左右手对称模型  44-51
第六章总结与讨论  51-53
参考文献  53-57
致谢  57

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